A área em que se encontra implementada a estância termal do Carvalhal é atravessada por uma falha paralela que faz parte do sistema de falhas principal de Penacova-Régua-Verin. Toda a fraturação induzida por esta grande estrutura e por outras associadas dá origem a zonas favoráveis à ascensão da água que, marcada pelo odor a enxofre e caracterizada como bicarbonatada sódica e sulfúrea, é tão procurada pelas suas indicações terapêuticas para doenças da pele, do aparelho digestivo, do aparelho respiratório e problemas reumáticos e músculo-esqueléticos.
O sistema de falhas de Penacova-Régua-Verin será o principal promotor da circulação subterrânea, a grande profundidade, onde a água adquire não só a sua composição química como também a termalidade.
Já à superfície, os furos de água termal do Maciço Granítico – com um gosto, aroma e uma sonoridade próprios e as marcas que deixam na paisagem – são um convite para os sentidos. O som, concretamente, é um elemento constante, acompanhando o movimento da água no interior das nascentes e assumindo o mesmo peso que a visão.