Le Grand Vallon suit à peu près le tracé d’une importante cassure de l’écorce terrestre à laquelle il a donné son nom, la faille du Grand-Vallon. Elle est l’une des terminaisons ou des branches vers le Nord de la faille qui court jusqu’à Aix-en-Provence en passant par la vallée de la Durance et qui a donné plusieurs séismes au cours de l’Histoire.

Elle a connu une longue histoire : elle était déjà active au Jurassique inférieur, on en voit les effets près de Nibles par exemple.

Ici, la faille du Grand-Vallon se révèle par le contraste des terrains qu’elle met en contact : à droite les roches rouges formées en milieu continental à l’Oligocène (environ 30 millions d’années) et à gauche l’épaisse série de calcaires argileux sombres de la nappe de Digne formés sous la mer au Lias (180 à 170 millions d’années). Ainsi le compartiment de gauche à l’ouest est-il affaissé de plusieurs centaines de mètres par rapport à celui de l’est.

La sinuosité de la faille a permis à du gypse de s’infiltrer le long de celle-ci et de remonter jusqu’en surface.