Jarðfræði

Verndargildi Kerlingarfjalla byggist fyrst og fremst á sérstakri og fágætri jarðfræði svæðisins. Kerlingarfjöll eru skilgreind sem forn megineldstöð sem nær yfir um 140 ferkílómetra, en innan hennar finnast öskjubrot tveggja gosaskja ásamt fjölmörgum súrum og ísúrum gosminjum. Fjöllin hafa verið aldursgreind og eru þau öll talin hafa myndast á síðustu ísöld. Elsta bergið finnst í Draugafelli (336.000 ára) og það yngsta í Fannborg (79.000 ára), en aldur askjanna er óþekkturMikil líparítfjöll einkenna svæðið sem veita fjöllunum hinn sérstæða, ljósa lit. Á eftir Torfajökulssvæðinu eru Kerlingarfjöll næst stærsta líparítsvæði landsins.  

Gosvirknin á svæðinu hefur að mestu leyti átt sér stað undir jökli þar sem gosefnin hlóðust upp í mikil fjöll undir þykkri jökulkápuKísilrík eldgos, líkt og þau sem skópu stærstan hluta Kerlingarfjalla, eru öllu jafna mjög kröftug og sprengivirkni mikil. Hinsvegar eru engin gjóskulög þekkt sem rekja má til Kerlingarfjalla, sem bendir til þess að að eldvirknin hafi ekki náð að brjótast undan jökli. Fjöll eins og Fannborg, Snækollur, Loðmundur, Hverahnúkur, Snjót, Halla og Eyvindur eru öll mynduð við umbrot er kísilrík kvika tróðst upp úr eldstöðinni undir þykkum ís. Kvikan bræddi mikla geila í ísinn, svo gosefnin hlóðust upp í brött fjöllin.  Að minnsta kosti í tvígang braust eldvirknin hinsvegar upp fyrir yfirborð jökuls svo líparítsstaparnir Loðmundur og Höttur mynduðust, sem telja má sem fágætar jarðminjar á heimsvísu. Í heild er rúmmál líparítsmyndana áætlað um 3km3. Hluti eldsumbrota í Kerlingarfjöllum hefur orðið á hlýskeiðum ísaldar þar sem þekkt eru nokkur basalthraun sem runnið hafa á íslausu landi.  

Sem fyrr segir eru ummerki um tvær öskjur á svæðinu. Austuraskjan er stærri og greinilegri en sú vestari og nær utan um helsta líparítsvæði fjallana, m.a. Fannborg, Snækoll og Loðmund. Askjan afmarkast af stalli sem er nokkuð auðgreinanlegur, allt að 200 metra háum, sem kemur skýrt fram í norður- og vesturhlið Neðri-Hveradala. Blasir sá stallur sérlega vel við þegar horft er yfir Hveradali frá bílastæðinu ofan hverasvæðisins. Vestari askjan er minni umfangs og nær að hluta til utan um Vesturfjöllin – Hött og Ögmund. Mænir og Tindur hafa líklega myndast í eldsumbrotum undir jökli við öskjurimann  

Öskjurnar tvær mynduðu áður lægðir í landslaginu sem á jökulskeiðum sem hafa verið fullar af ís eða bræðsluvatni. Síðar hafa þær fyllst af kísilríkum gosminjum og seti, en hafa þó ekki fyllst að fullu leyti þar sem öskjubarmarnir eru enn nokkuð greinanlegir í landslaginu.  

Nokkrir jöklar eru Kerlingarfjöllum í 1200 – 1300 metra hæð. Þeirra stærstir eru Loðmundarjökull Eystri, Jökulkinn, Mænisjökull og Botnajökull. Mikið er um fannir og smájökla sem aldrei bráðna, en jöklar svæðisins hafa minnkað verulega frá miðri síðustu öld. Kerlingarfjöll voru á árum áður vinsælasta sumarskíðasvæði landsins en með hlýnandi veðurfari hefur það að mestu lagst af og skíðaskónum verið skipt út fyrir gönguskó. Þó er hægt að stunda fjallaskíðamennsku niður stærstu fannirnar allt sumarið, á meðan hægt er að ferðast um á gönguskíðum snemma sumars.  

Austarlega innan verndarsvæðisins er hraunið Illahraun, eina nútímahraunið sem rakið er til Kerlingarfjalla.  

Jarðhitinn 

Kerlingarfjöll eru skilgreind sem háhitasvæði. Þar að finna eitt öflugasta jarðhitasvæði Íslands og á yfirborði nær það yfir 7 km2. Þrjú hverasvæði finnast í fjöllunum í 900-1100 metra hæð yfir sjávarmáli sem öll eru innan hinna fornu gosaskja fjallana - Neðri Hveradalir, Efri Hveradalir og Hverabotnar. 

Hverasvæðin eru afar fjölbreytt þar sem finna má hveri, laugar, gufuauga og soðpönnur í miklu mæli. Þéttleiki hverana telst mjög mikill, en á yfirborði birtist jarðhitinn að mestu í hvilftum og giljum þar sem jarðvegur er allur sundursoðinleirkenndur og ummyndaður vegna jarðhitans. Hraðar breytingar geta orðið á hverasvæðum þar sem einstaka gufuaugu geta breyst mjög hratt – sum augu hverfa en önnur opnast, auk þess sem kraftur þeirra getur breyst skyndilegaHverasvæðin í Neðri- og Efri-Hveradölum tengjast eystri öskju Kerlingarfjalla, á meðan virknin í Hverabotnum er líklega tengd minni vesturöskjunni.  

Háhitasvæði líkt og Kerlingarfjöll eru fágæt, einungis eru um 20 slík á landinu öllu. Öll svæðin eru bundin við gosbeltin sem liggja um landið og er hitinn í tengslum við grunnstæðar kvikuþrær eða storknandi kvikuinnskot í berggrunninum. Orkuvinnsla hefur raskað sumum þessara svæða, sem hækkar verndargildi ósnortinna jarðhitasvæða líkt og í Kerlingarfjöllum.  

Á hverasvæðunum er mest um gufuaugu og gufuhveri með litríkum útfellingum af brennisteini (gul) og ýmsum söltum (hvít), sem skapa fjölbreytta liti hverasvæðana. Ýmsar örverur nærast á jarðhitanum sem bætir við sérstökum litum. Í Kerlingarfjöllum er hverahrúður og slíkar harðar útfellingar þó sjaldgæfar, sem gerir svæðið ólíkt t.d. Hveravöllum og Geysi. 

Hitinn í hverum Kerlingarfjalla er einstaklega hár og hefur mælst upp undir 150°C. Áberandi er hve lítið vatnsrennsli fylgir hveravirkninni og útsreymi úr hverum nær eingöngu gufa. Blágráir leirhverir eru algengir, en litur þeirra skýrist af brennisteinssamböndum járns sem myndast við  brennisteinssýra leysir upp bergið.