Do ponto de vista geológico a área é ocupada pelo granito porfiróide de grão médio grosseiro, com designação regional de granito de Agrela. A geologia é um pouco monótona, tendo esta serra a particularidade de apresentar magníficos aspetos de morfologia granítica. Há neste domínio de tudo um pouco, tors como o que ocupa o alto da serra (tor de São Mamede), nubins, bornhards, blocos e caos de blocos.
 Fig:Serra de São Mamede, Penafiel
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