Geologia

Pensa-se que a origem da Serra de S. Mamede terá tido lugar num movimento compressivo lateral das camadas geológicas, o qual terá provocado o aparecimento dos extensos alinhamentos quartzíticos que constituem as cristas rochosas que se estendem ao longo da bordadura da serra, no sentido NW-SE.

Estes alinhamentos, devido à sua resistência, apresentam numerosas falhas, principalmente no sentido N-S. A mais evidente localiza-se em Castelo de Vide, visível sobretudo pelo considerável afastamento entre as cristas provocado por novo falhamento num sentido mais ou menos perpendicular.

No exterior da bordadura quartzítica encontram-se os granitos, enquanto os materiais litológicos de menor granulometria, como os xistos e os calcários constituem a zona nuclear do Parque Natural.

A maior parte da superfície do Parque é composta por xistos, que se estendem praticamente desde Castelo de Vide, passando por Escusa, Porto da Espada e S. Julião, até à fronteira espanhola nas proximidades de Rabaça. Neste vale, como indício do seu substrato calcário, situam-se os fornos de cal da Escusa.

Hidrologia

A rede hidrográfica do Parque Natural integra cursos de água das bacias do Tejo e do Guadiana. A existência de cursos de água pertencentes a duas bacias hidrográficas tão importantes como estas é um facto pouco comum, senão único, no nosso país, ao nível das áreas protegidas. No entanto reveste-se da maior importância para a conservação da diversidade, em particular de organismos ligados aos meios aquáticos, como são os peixes e os anfíbios.

Os cursos de água mais importantes que integram a bacia do Guadiana são os rios Xévora e Caia e as ribeiras de Arronches, Soverete e Abrilongo. Da bacia hidrográfica do Tejo os cursos de água que fazem parte podem ser subdivididos em dois grupos: os que correm para norte, desaguando directamente no Tejo no concelho de Nisa e os que correm para oeste, desaguando no rio Sorraia.

Os principais cursos de água do primeiro grupo são o rio Sever e a ribeira de Nisa, enquanto a ribeira de Nisa é o mais importante do segundo grupo, quase totalmente localizado fora do Parque Natural.

Clima

A região Alentejana tem um clima marcadamente mediterrânico, a Serra de S. Mamede surge como uma ilha climática com fortes influências atlânticas, em especial nas vertentes viradas a norte. A orientação e a altitude do maciço permitem-lhe actuar como uma barreira de condensação da humidade, conduzindo à ocorrência de níveis relativamente elevados de precipitação e humidade do ar, bem como de valores de temperatura relativamente baixos, quando comparados com os da região circundante.