Le caratteristiche delle rocce che disegnano l'articolata stratigrafia della Rupe su cui sorge Orvieto, determinarono le condizioni ambientali che indussero gli abitanti a scavare nel sottosuolo, fino a realizzare l'incredibile labirinto di grotte, pozzi, cisterne e gallerie che oggi prende il nome di Orvieto Underground.
Vista da lontano, ad esempio arrivando con l'autostrada oppure scendendo i tornanti della statale 71 che giunge da Viterbo, Orvieto si presenta con un aspetto particolare, subito intrigante grazie ad un colpo d'occhio eccezionale. All'estremità meridionale di un'ampia vallata chiusa da colline ora boscose, ora regolarmente rigate dai vigneti, spicca un rilievo in perfetto isolamento, le cui pendici si alzano con dolcezza dal fondovalle. In cima, quasi piantato lì da un mitologico gigante, un vasto blocco tufaceo dalle levigate ed alte pareti perpendicolari sostiene la città che con i suoi tetti, le torri, le cupole, le guglie interrompe e muove la superficie, grossomodo pianeggiante, di questo inatteso altipiano, chiamato Rupe.
La stratigrafia del suggestivo complesso è piuttosto articolata, ma, partendo dal basso, si può semplificare nelle tre seguenti fasce:
- la collina, costituita da argille plioceniche, vecchio fondale del mare qui presente prima della emersione della catena appenninica;
- la "serie dell'Albornoz", un sottile strato non ovunque visibile, originato da deposizioni in ambiente fluvio-lacustre in cui si inseriscono anche strati di origine vulcanica, così denominata perchè emerge con maggiore imponenza in prossimità della fortificazione fatta erigere del XIV secolo dal Cardinale Albornoz;
- la Rupe vera e propria, nata nel corso di circa trecentomila anni da quella che fu l'eruzione finale del complesso vulcanico dei Monti Volsini. E' costituita da tufo litoide a scorie nere che comprende un tufo vero e proprio di colore giallo-aranciato, di consistenza litoide, con numerosi inclusi pomicei, ed una roccia estremamente friabile di colore grigio che prende impropriamente il nome di pozzolana.
Questa particolare stratigrafia condiziona la circolazione delle acque sotterranee e la sua osservazione aiuta a comprendere perché, nel corso dei millenni, gli abitanti della Rupe operarono in maniera così peculiare nel sottosuolo della città, fino a scavarvi circa 1200 grotte.
Sia il tufo che la cosiddetta pozzolana, per una loro porosità naturale e per la nutrita presenza di fratture, risultano assolutamente permeabili, per cui le acque meteoriche che cadono sulla Rupe non trovano ostacoli durante la discesa fino allo strato impermeabile di argilla pliocenica.
Qui inizia lo scorrimento sub-orizzontale che dà origine, tutto intorno al grande blocco tufaceo e proprio nel punto di giunzione tra lo strato argilloso e gli strati superiori, a diverse sorgenti. Quindi tutta l'acqua disponibile per l'abitato viene da sempre a trovarsi al di fuori di questo, anzi, addirittura al di fuori delle pareti verticali della Rupe, dagli antichi orvietani considerate sempre come protettive mura invalicabili. E' facile immaginare come, al di là della difficoltà dell'approvvigionamento quotidiano, questa situazione risultasse estremamente pericolosa in caso di assedio: sarebbe stato impossibile uscire dalla città e raggiungere le sorgenti ormai cadute in mani nemiche. L'inderogabile necessità dell'approvvigionamento idrico fu dunque la molla che verosimilmente dette il via alle realizzazioni sotterranee orvietane. Si iniziarono così a scavare elaborate cisterne per la conservazione dell'acqua piovana e pozzi profondissimi che, superati gli strati permeabili, raggiungevano le falde freatiche.
A tali ipogei, inerenti prettamente alla ricerca ed alla conservazione dell'acqua, si affiancò anche lo scavo di tutte le altre grotte, pertinenti ad una vasta gamma di esigenze. Anche in questo caso la particolare natura geologica della Rupe venne in aiuto: la inconsistenza della pozzolana e la scarsa durezza del tufo, permisero di utilizzare al meglio il sottosuolo orvietano, realizzando così quel sorprendente "doppio" della città che è Orvieto Underground.