Desde el punto de vista geológico, el estuario de Villaviciosa se enmarca en la Cuenca Mesozoico-Terciaria de Asturias, y dentro de ésta en la Cuenca de Gijón-Villaviciosa. Dicha unidad estructural y estratigráfica constituyó una cuenca de sedimentación durante los periodos Triásico, Jurásico y Cretácico inferior.

Los materiales geológicos del entorno del estuario son permotriásicos y jurásicos, alojándose en su vaso extensos sedimentos cuaternarios. Los materiales jurásicos son los más abundantes, tratándose en su mayor parte de calizas y margas que predominan en la margen occidental y nororiental del estuario, aunque también afloran arcillas amarillentas y margas, así como una banda de conglomerados silíceos y areniscas en la punta de Rodiles. Los materiales más antiguos pertenecen al Triásico, correspondiéndose con arenas margosas del Pérmico, por encima de las cuales se sitúan conglomerados y areniscas rojas triásicas, que afloran principalmente en la zona sur oriental de la Reserva.

La Ría de Villaviciosa debe su origen, al igual que la mayor parte de los accidentes geográficos de la Costa Cantábrica, a una compleja sucesión de transgresiones y regresiones marinas, relacionadas con procesos epirogénicos tras la deformación alpina y con los efectos de las glaciaciones.
En el periodo comprendido entre los 80.000 y los 9.000 años a.C., durante el Pleistoceno Superior, una gran glaciación (Glaciación del Würm) provocó un descenso del mar. Los ríos excavaron y profundizaron entonces su cauce, originando en su tramo final profundos valles. Una vez que los hielos se hubieron retirado, el mar recuperó su nivel anegando los valles, originándose así el tipo de estuarios al que pertenece el de Villaviciosa, los estuarios de valle sumergido.

De modo particular, el estuario presenta una orientación SO-NE extendiéndose principalmente por su margen derecha, estas características se deben tanto a factores estructurales como litológicos. La existencia de una gran falla (Falla de Villaviciosa), con idéntica dirección a la del estuario, que separa los materiales poco erosionables de la margen occidental (principalmente calizas y margas jurásicas) de los altamente erosionables de la ribera oriental (arenas y arcillas margosas y conglomerados) han condicionado la orientación del estuario y la mayor extensión de la margen derecha.

En este estuario los aportes de agua y sedimentos fluviales provenientes principalmente del río Valdediós pero también del Nebla, el Valdebárcena y el Viacaba, son bastante escasos teniendo el mar un papel primordial, hasta tal punto que, sea cual sea cual sea el nivel de marea, se produce una mezcla total de aguas dulce y salada, predominando las salinidades elevadas. Esta situación favorece que la ría presente un alto grado de colmatación sedimentaria, lo que origina un gran número de unidades morfosedimentarias.

Unidades morfosedimentarias de la Ría de Villaviciosa

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