Il torrente Pavone è un corso d'acqua incontaminato caratterizzato dai suoi "tonfi" profondi e cristallini circondati da ciclopici massi a contrasto con i versanti detritici che, come immense frane, sembrano spaccare i boschi circostanti.

La sua valle è considerata una delle zone più selvagge e caratteristiche della Toscana, ricercata per l' elevata naturalità e la particolare bellezza.

L' ecosistema fluviale è di grande interesse per le formazioni arboree che si susseguono lungo le rive del torrente e in tutta la vallata, alternandosi con aride praterie e garighe dove sono visibili alcuni endemismi di una flora particolare che cerca di adattarsi all'aspra roccia serpentina che domina gran parte della zona.

Anche i contorti pini marittimi e i pini d'Aleppo sono ormai diventati tipici di questa vallata che in passato appariva spoglia e franosa. A migliaia, vennero impiantati e seminati fin dagli anni '50, grazie al piano di rimboschimento (legge Fanfani n. 264 del 26/4/49) per far fronte al grave dissesto idrogeologico provocato dal continuo prelievo di legname necessario alle esigenze energetiche della vicina miniera.

Nell'opera di ripristino delle aree da rimboschire, vevina preferito il pino per il basso costo al vivaio, ma anche per la sua capacità di adattarsi agli ambienti più estremi, ritenuto pianta "pioniera", adatta a preparare il terreno per altre specie più delicate, consentendo quindi il recupero di queste aree tanto aspre.

La valle del Pavone, sotto l'aspetto geologico, come tutta la zona circostante, è caraterrizzata dall'affioramento di una grande formazione di rocce ofiolitiche costituite prevalentemente da serpentiniti, intorno alle quali contrastano maestose pareti di calcare arenaceo.

Le "Ofioliti" sono rocce magmatiche, residui di fondali oceanici risalenti a 180 milioni di anni fa, compressi e sollevati, al di sopra del livello del mare, da imponenti movimenti della crosta terrestre.

Il nome deriva dal greco "Ophis"=serpente e "Lithòs"=pietra, per il caratteristico colore che ricorda la pelle di alcuni serpenti.

Incluso nelle serpentiniti della valle, si trova un filone di gabbro mineralizzato, che da sotto il paese di Montecastelli, percorre il Vallone di Pietralloro, la Grotta Mugnaioli e attraversa il Pavone, fino a risalire il pendio della Rocca Sillana. Tutta la zona è stata fin dal tempo degli Etruschi, oggetto di attenzione e di contese per lo sfruttamento delle sue mineralizzazioni cuprifere e argentifere, estratte dal medio evo fino allo scorso secolo, nelle miniere che costeggiano il Pavone.

Lungo il corso di questo torrente incantato, nelle numerose frane che scendono dalle ripide fiancate, sono presenti diversi minerali, tipici appunto delle ofioliti, tra i quali è doveroso ricordare l' "Aragonite", un carbonato di calcio che si presenta in eleganti aggregati di cristalli prismatici lunghi alcuni cm, con una particolare lucentezza vitrea bianca o incolore.

Un bellissimo esempio di aragonite del Pavone è conservato al Museo di Mineralogia dell'Università di Firenze.

Altro interessante minerale è l'"Idromagnesite", un carbonato idrato basico di magnesio che si presenta in caratteristiche formazioni globulari cristalline, talvolta a forma di semi-sfera o raggruppate in ventagli lamellari di un bel colore bianco-grigiastro perlaceo. Anche l'Idromagnesite del Pavone è considerata una delle migliori d'Italia.

Lasciata la maestosa Rocca Sillana alle nostre spalle, portandoci nella zona chiamata "Sorripi", (nei pressi del podere Casetta di Montecastelli), abbiamo la sorpresa di trovarci davanti a due aperture nella roccia, disposte a poche decine di metri l'una dall'altra.

Si tratta di due grotte naturali di notevole interesse geologico e geomorfologico, inserite in una grossa placca di calcari arenacei. Il loro andamento è quasi parallelo, ma separate tra loro da un dislivello di circa 10 metri. Sono conosciute come le maggiori cavità ipogee di origine naturale, scoperte finora nel volterrano e nella Val di Cecina.

L'accesso alla prima grotta è uno scivolo pietroso di una trentina di metri, ricoperto inizialmente da una coltre di fango e fogliame, che ci accompagna fino ai freddi e angusti corridoi, che sembrano intagliati nella roccia, dove trovano rifugio varie colonie di pipistrelli. La cavità mantiene un'altezza costante che si aggira intorno ai 20 metri, con una larghezza di circa 3. Lungo le alte pareti si possono notare concrezioni mammellonari formatesi dall'interazione delle rocce calcaree con l'acqua piovana che percola lungo le fratture dell'ammasso roccioso, mentre sul fondo è presente uno strato di guamo, che i pipistrelli hanno prodotto nel tempo. 

La grotta più in basso invece, ha ingresso verticale di oltre 15 metri e si sviluppa con un'altezza di 20 e una larghezza di  circa 3. La lunghezza supera i 50 metri e il suo interno ci mostra interessanti concrezioni stalattitiche e stalagmitiche che formano insoliti movimenti ondulati e drappeggi dovuti probabilmente a correnti d'aria che percorrono la grotta stessa.

Le stalattiti si formano in particolari condizioni di "carsismo" e cioè a seguito della dissoluzione chimica di rocce calcaree ad opera dell'acqua piovana.

La pioggia cadendo sul suolo formato da queste rocce e da strati di materiale organico in decomposizione, si arricchisce di anidride carbonica e combinandosi insieme scioglie il carbonato di calcio contenuto nelle rocce stesse, che si trasforma in "bicarbonato" di calcio.

L'acqua così arricchita penetrando in una cavità del terreno comincia a gocciolare, liberando nell'aria l'anidride carbonica. Il carbonato di calcio invece si solidifica, dando origine nel corso dei millenni, alle stalattiti (dal greco "Stalaktites" = gocciolante).

Quando la goccia, satura di carbonato, riesce anche a cadere a terra forma invece la stalagmite (dal greco "Stalagma" che vuol dire goccia).