De ontstaansgeschiedenis van het gebied
Oer-rivieren, gletsjers en toen opnieuw rivieren hebben de basis voor het landschap aan de oostflank van Nijmegen gevormd. De verre voorlopers van de
Rijn en Maas voerden zand, grind en soms ook kleiachtig materiaal aan in praktisch heel Nederland. In de voorlaatste ijstijd (Salien, ongeveer 150.000 jaar geleden) schoven gletsjers vanuit Scandinavië naar het zuiden tot in Nederland. Als een bulldozer schoof een gletsjer door het oerdal van de IJssel en verder zuidwaarts het dal van de Rijn in. Grote hoeveelheden van de oudere rivierafzettingen werden opzij en vooruit gestuwd. Zo ontstonden de stuwwallen, die bij hun ontstaan honderden meters hoog geweest moeten zijn.
De hoofdlob van de gletsjer lag in die tijd tot in Duitsland, globaal op de lijn Zwolle-Doetinchem-Duisburg. Tussen Rheden en Montferland ontstond een zijlob naar het zuidwesten. Deze drukte de zijmorene gedeeltelijk weg en maakte zo de weg vrij voor de huidige loop van Waal en Nederrijn. Ongeveer op de lijn Kranenburg–Ooij-Doorwerth stopte de gletsjer. Bij het dorp Groesbeek zat nog een extra lobje naar het zuiden, dat het huidige bekken van Groesbeek vormde.
Na het smelten van de ijskap, stroomde de Rijn door het huidige IJsseldal. Veel later verzandde die bedding en kon de rivier niet anders dan haar loop naar het westen verleggen. De stuwwal tussen Doorwerth en Ooij brak door en het huidige rivierengebied vormde zich. De stuwwallen erodeerden door smeltwater, rivieren en regenval. Vooral waar de rivier de rand van de stuwwal aanvrat ontstonden plaatselijk steile hellingen en abrupte landschapsovergangen. Zo ontstond de overgang tussen de stuwwal en de Ooijpolder bij Beek en Ubbergen doordat de rivier (nu Het Meertje) de voet van de stuwwal wegspoelde. Toen het in de laatste ijstijd (Weichselien, ongeveer 20.000 jaar geleden) opnieuw koud werd, kwam het ijs niet in Nederland. Wel heerste hier een toendraklimaat. Vegetatie was schaars en het zand in de rivierbeddingen verstoof gemakkelijk. Er ontstond en rivierduinen, meestal in oostwest-richting. De rug van Persingen is daar het duidelijkste voorbeeld van, maar ook bij het Wylerbergmeer ligt zo’n rug, die doorloopt in Duitsland naar Zyfflich. Daarnaast zijn ook in de omgeving van het dorp Groesbeek dergelijke stuifzandruggen afgezet. De Cranenburgsestraat en de Hoge Horst naar De Horst liggen op zulke ruggen.
Op de flanken van de stuwwal, maar ook boven op de plateau’s werd löss afgezet. In dit barre klimaat, waarin ‘s zomers de bovengrond ontdooide, maar de ondergrond bevroren bleef, waren de hellingen gevoelig voor erosie. Op tal van plaatsen zijn daardoor dalen ontstaan in de stuwwallen: het dal van de Oorsprong, en het Filosofendal naar het noordoosten, het Kerstendal en het dal van de Meerwijkse Laan naar het zuidwesten en westen, diverse dalen in het Nederrijk, het dal van de spoorlijn (zowel naar het westen als naar het oosten), de Drulse Beek en de Colonjes naar het oosten, en tenslotte nog diverse dalen bij Grafwegen (naar het noordoosten). Ook de Zevenheuvelenweg ontleent aan deze dalen zijn op en neer gaande verloop en daarmee zijn zeven heuvelen.
Bronnen en beken
Waar door erosie leemlagen in de stuwwal werden aangesneden, ontstonden bronnen en beken. In Ubbergen en Beek zijn hier prachtige voorbeelden van te zien. Maar ook zuidelijker, waar het water van de stuwwallen zich verzamelt in het Bekken van Groesbeek komt geleidelijk het water aan de dag: het Kerstendal, diverse sprengen en bronnen in het Nederrijk, de Siep, de Groesbeek, de Hulschbeek, de Drulse Beek en de Leigraaf bij Bredeweg zijn daar voorbeelden van. Op natte plaatsen ontstond veen, plaatselijk in de Polder van Beek in dikke lagen, veelal afgedekt met een vrij dunne kleilaag, afgezet door latere overstromingen.
Toen het klimaat milder werd, werden ook de rivieren rustiger. Ze gingen meanderen en zetten stroomruggen van zandig materiaal af en verder weg van de rivieren klei. Dit werden de kommen. Het Circul van Ooij en de Duffelt (grotendeels in Duitsland) zijn de kommen in dit gebied.
Verschillende keren verlegde de Rijn haar loop. Dit is in het landschap te zien aan oude meanders (rivierslingers) als de Ooijse Graaf en de Bosse Wässerung in de Duffelt tussen Kranenburg en Zyfflich.
Ontstaan van de Waal
In het begin van onze jaartelling, tussen 250 en 600 jaar na Chr., ontstond de Waal. De Waal werd de grootste en meest dynamische tak van de Rijndelta. Hij zette brede stroomruggen af over de oudere afzettingen van de Rijn. Vooral in het gebied tussen Millingen en Leuth komt dit duidelijk naar voren door de vrij grootschalige verkaveling. Ook het grondgebruik van fruitteelt rondom Leuth en verder veel akkerbouw zijn mogelijk dankzij de relatief lichte (wat zandige) stroomruggronden. In de Millingerwaard is te zien dat de vorming van (deels verstuivende) oeverwallen nog steeds doorgaat. Sinds de bedijkingen, die vanaf de 13e eeuw plaatsvonden, is de Waal in een veel smaller gebied teruggedrongen. Niettemin zijn er ook binnen dat gebied nog duidelijke veranderingen geweest. De meest opvallende is de bochtafsnijding van de Ooijse Graaf aan het eind van de 15e eeuw, waarbij Erlecom op de zuidoever van de Waal kwam te liggen. Ook de strangen van de Oude Waal en de strang bij Kekerdom zijn veroorzaakt door veranderingen in het bed van de Waal.