Своеобразие природы Жигулей, контрасты ландшафтов, богатство недр обусловлены их геологическим строением, резко отличным от такового соседних участков Русской равнины. Вся Самарская Лука представляет собой остров палеозойских пород среди пород мезозойского и кайнозойского возраста, слагающих окружающие районы.
Жигулевская возвышенность возникла около 7 миллионов лет назад в середине плиоцена. Основание наземной части массива Жигулевской возвышенности сложено карбонатными породами верхнего карбона и перми. Более древние породы на дневную поверхность не выходят. В центральной и западной части Луки палеозойские отложения прикрыты толщей юрских кластических пород. В районах, окружающих Самарскую Луку, широко распространены породы мелового, палеогенового и четвертичного возрастов. В геоструктурном отношении Самарская Лука представляет собой единое целое.
В Жигулевский заповедник входит центральный массив Жигулей, ограниченный с запада Морквашинской, а с востока — Ширяевской долинами. Жигулевские горы (Жигулевский массив) – это наиболее возвышенная и расчлененная северная часть Самарской Луки, круто обрывающаяся к долине р. Волги. По абсолютным высотам 250-370 над уровнем моря (н.у.м.) массив следует относить к возвышенностям. Однако характерную особенность рельефу Жигулей придают крутые склоны, обращенные к Волге и днищам ущелий, спускающихся к надпойменной террасе. Ширина «горной» гряды с севера на юг колеблется от 2 до 3 км, а занимаемая ими площадь в пределах заповедника составляет около 45 кв. км. Главный хребет венчают утесы, такие как Стрельная гора или Шелудяк. Наиболее высокие участки «гор» соответствуют сводовым куполовидным поднятиям, самое высокое из которых находится в заповеднике у с. Зольное. На плоской поверхности этого купола находит¬ся и высшая точка Жигулей с отметкой 381,2 м н.у.м. В пределах запо¬ведника горы отделяются от плато Отважненс¬ким, Холодным и Кальяновым оврагами. «Горы» в заповеднике занимают примерно 20% общей площади.
Плато. Горная гряда постепенно переходит в возвышенное слабо наклоненное к югу плато. Оно отличается деформированной поверхностью и развитой овражно-балочной сетью, которая рассекает плато в различных направлениях глубокими разветвленными долинами: Ширяевской, Отважненской и Бахиловской. В самой южной точке территории заповедника – урочище Чурокайка, удаленной от берега Волги на 13 км, отметки земной поверхности составляют 230–240 м н.у.м. Площадь, занимаемая плато вместе с рассекающими его оврагами в пределах заповедника, составляет около 180 кв. км, т.е. почти 80% общей площади.
Пойма, надпойменная терраса и острова. Северное подножье Жигулей представлено Волжской террасой. В пределах Жигулевского заповедника на волж¬ском берегу прослеживаются две террасы: пойменная с отметками 30–35 м и надпойменная — с отметками 40–50 н.у.м., ширина пойменной террасы колеблется от 20 до 50 м, а надпойменной от 20 до 100м. На острове Середыш отметки достигают 45 м н.у.м., на Шалыге поверхность не поднимается выше отметки 35 м, поэтому он затопляется в период половодья. Береговая линия Саратовского водохранилища принимается по горизонтали с отметкой 30 м н.у.м. Общая площадь поймы, надпойменной террасы и островов в пределах заповедника составляет около 0,5 кв. км, это чуть больше 2% от общей площади заповедника.
В почвенном отношении территория Жигулевского заповедника относится к Среднерусской почвенной провинции оподзоленных, выщелоченных и типичных черноземов и серых лесных почв. По почвенному районированию Самарской области Самарская Лука выделяется как особый район, в котором распространены своеобразные дерново-карбонатные, дерново-подзолистые и бурые лесные почвы. Всего в Жигулевском заповеднике выявлено 9 типов и 13 подтипов почв в соответствии с «Классификацией и диагностикой почв СССР» 1977 г., которые отличаются большим разнообразием (86 разновидностей и 18 почвенных комплексов).
По характеру почвенного покрова территория заповедника может быть подразделена на 3 района:
- Северный горный район с преобладанием дерново-карбонатных почв.
- Возвышенное выравненное плато с преобладанием серых лесных почв.
- Район поймы и пойменных островов с преобладанием аллювиальных луговых почв.
Наибольшую площадь (42,5%) занимают дерново-карбонатные почвы, они же отличаются и наибольшим разнообразием. Из выделенных 28 разновидностей дерново-карбонатных почв 9 встречаются только в комплексах. Дерново-карбонатная почва имеет глинистый состав, элювиально-иллювиальное перераспределение ила, почти полностью насыщена основаниями, имеет второй гумусовый горизонт с более высоким содержанием гумуса, содержит наибольшее количество карбонатов среди почв.
Серые лесные почвы занимают 38,2% территории заповедника и представлены 21 почвенной разновидностью. Серые лесные почвы имеют глинистый гранулометрический состав и элювиально-иллювиальное перераспределение ила по профилю, слабокислую или нейтральную реакцию среды в верхней части профиля и щелочную в нижней, почти полностью насыщены основаниями. Имеют высокое содержание гумуса в верхнем горизонте и резкое его убывание вниз по профилю, тип гумуса гуматно-фульватный и фульватно-гуматный. Все серые лесные почвы содержат карбонаты, содержание которых убывает вниз по профилю.
Черноземы занимают в заповеднике всего 9,1% его территории и представлены 9 почвенными разновидностями.
Весьма своеобразны выявленные в заповеднике бурые лесные почвы, которые занимают 4,7% территории заповедника и почти целиком относятся к группе горных. Почвы этого типа в Самарской области и во всем Среднем Поволжье нигде, кроме Жигулей, не были обнаружены.
Дерново-подзолистые почвы занимают 3,1% территории и представлены четырьмя разновидностями. Дерново-подзолистая почва имеет песчаный гранулометрический состав, резкую дифференциацию профиля по илу, слабокислую и кислую реакцию, подзолистый горизонт выделяется по меньшей насыщенности, более низкому значению pH, обеднению илом. Содержание гумуса высокое, резко убывает вниз по профилю, тип гумуса фульватный.
Доля аллювиальных почв в заповеднике составляет всего 0,7%; аллювиальные луговые насыщенные и аллювиальные дерновые насыщенные встречаются только в пойме.
Луговато-черноземные и торфяные болотные низинные представлены только двумя почвенными контурами и двумя подтипами: луговато-черноземные выщелоченные (0,13% от площади заповедника) и болотные низинные торфяные (0,004%). Луговато-черноземные почвы признаются межзональными и лишь изредка встречаются на территории Самарской области. Болотные торфяные почвы на территории Самарской области нигде больше не встречаются.
