Al culmine dell'Ultima Glaciazione tra 27 e 24.000 anni fa, quest'area di fondovalle si trovava sotto 700 m di ghiaccio proveniente dalla Valle d'Aosta. Al ritiro del ghiacciaio, la decompressione del versante causò crolli su larga scala che interessarono il substrato roccioso, qui costituito da micascisti eclogitici appartenenti alla Zona Sesia-Lanzo, un complesso metamorfico formatosi a grande profondità (> 60 km) in condizioni di altissima pressione e temperatura relativamente bassa, tipiche di un ambiente di subduzione crostale. La lunga fila di casupole addossate contro il versante sinistro della valle, allineate per quasi mezzo km ai margini della piana alluvionale, sono un raggruppamento isolato di oltre 200 cantine ricavate dagli abitanti di Borgofranco negli anfratti di questi accumuli di crollo. Sono distinguibili due principali accumuli di frana, a forma di cono, più una serie di altri accumuli minori, a cui si aggiungono blocchi da crollo singolo. Le corrispondenti nicchie di distacco si aprono in parete a varia altezza, fino a 275 m di dislivello sopra la piana. L'elevata resistenza della roccia, la sua originaria fratturazione a larghe maglie e soprattutto la piccola distanza di trasporto delle frane sono fattori che hanno comportato una debole frammentazione dell'ammasso roccioso in frana, dando luogo a prevalenti grandi blocchi angolosi (diametro di ordine metrico) con scarso detrito fine. Ne consegue la formazione di accumuli ricchi di grandi vuoti, tali da poter essere adattati a riparo (balme). Ma la particolarità di questi depositi è che al loro interno si crea una circolazione d'aria fredda a temperatura relativamente costante (intorno agli 8°-15°C) che esce localmente alla base affiorante dell'accumulo. Queste correnti, dette ore, analogamente ai fiadairöi della Valle Maggia e ai sorèl della Valchiavenna, sono sfruttate come refrigeranti naturali, serrandole o convogliandole entro locali in muratura adibiti a cantine per la conservazione di vino, salumi e formaggi. I primi Balmetti attestati storicamente risalgono alla seconda metà del XVII secolo, ma la maggioranza risale ai decenni a cavallo tra XVIII e XIX secolo (date incise su travi e pareti). In totale si contano 213 balmetti, di cui 40 sono semplici cantine, mentre gli altri sono a due piani, e appartengono a ben 267 proprietari (dato 1984). I 213 Balmetti sono serviti da 292 ore, di cui 113 da una sola ora e 9 da più di 3 ore.

(da Guida Geologica Regionale - Piemonte)

Intorno alla città di Ivrea, allo sbocco della Valle del Fiume Dora Baltea si estende il complesso collinare dell'Anfiteatro Morenico d'Ivrea (AMI), il terzo in Italia per estensione (500 km2), legato alle massime espansioni di età pleistocenica del Ghiacciaio della Dora Baltea. Esso conserva una successione pressoché completa di cerchie moreniche, formatesi nella terza parte del Periodo Quaternario a partire da 900 mila anni fa, nel corso delle più antiche espansioni glaciali della fine del Pleistocene Inferiore (stadi isotopici marini MIS 22-20), alla serie di glaciazioni del Pleistocene medio (MIS 18 - MIS 6) fino alle espansioni dell'ultimo ciclo (ex Würm) che si sviluppa nel Pleistocene Superiore (MIS 5d - MIS 2).

I 5 laghi presenti nell'area dei Colli di Ivrea (Sirio, Pistono, S. Michele, Campagna e Nero) si sono formati a seguito dell'erosione glaciale nell'Anfiteatro morenico di Ivrea. Il ghiacciaio Balteo ha scavato nel basamento sudalpino una conca di sovraescavazione che arrivava sotto il livello del mare e che è stata colmata in seguito da sedimenti lacustri. Due importanti lineamenti tettonici visibili nel block-diagram, la Linea del Canavese esterna e la Linea del Canavese interna, portano in congiunzione la Zona Sesia-Lanzo, la zona del Canavese e la zona Ivrea Verbano.

Block-diagram modificato da https://www.geocaching.com/geocache/GC9MF89

Il lago Pistono è un lago di origine glaciale (non un lago morenico quindi dovuto allo sbarramento di una morena terminale). La zona dei 5 laghi è geologicamente molto complessa perchè affiorano la crosta profonda pre-alpina della zona Ivrea-Verbano e la crosta eclogitica eoalpina (in origine granulitica) del dominio austroalpino.

L'ex-Lago Coniglio si trova nei pressi di Montalto Dora, tra il Lago Pistono e il Lago Sirio. È stato svuotato nel 1895 per consentire l'estrazione di minerali dal suo fondale. Oggi, l'area presenta un tratto di bosco caratterizzato da rilievi rocciosi e depressioni e ospita un percorso naturalistico chiamato "Alla ricerca del Lago Coniglio", sviluppato nel 1999 per promuovere la zona.

Le Terre Ballerine sono una zona situata lungo la riva nord occidentale del Lago Sirio. Si sono formate a seguito del prosciugamento parziale del Lago Coniglio, creando una torbiera.