Daerah ngarai Sianok mempunyai bentuk lahan bergelombang dan berbukit, kondisi dataran Kota Bukittinggi mempunyai kemiringan lereng dibawah 8% hingga diatas 40%. Kemiringan lerengnya umumnya kurang dari 10% dengan ketinggian berkisar antara 865- 920 m di atas permukaan laut. Daerah Ngarai Sianok secara umum merupakan daerah dengan topografi datar, curam, dan sangat curam. Tanah yang terdapat di daerah penelitian berdasarkan peta tanah Bukittinggi, skala 1: 10.000, terbitan BPN tahun 1995, menunjukkan bahwa Daerah Ngarai Sianok didominasi oleh Latosol Chromic dan Regosol. Air tanah pada Daerah Ngarai Sianok bervariasi, sesuai dengan keadaan relief permukaan. Air tanah dalam dan air tanah dangkal pada beberapa tempat muncul pada bagian tebing Ngarai Sianok dalam bentuk rembesan dan mataair yang memicu terjadinya longsoran.

 Sejarah terbentuknya Ngarai Sianok ini terbentuk akibat letusan gunung api purba yang lokasinya di Danau Maninjau sekarang. Gunung itu bernama Gunung Tinjau. Melalui gerakan pergeseran horizontal sebesar 2 mm/hari selama ribuan tahun, terbentuklah celah lebar ngarai sianok ini. Proses geologi yang terjadi di Ngarai Sianok ini adalah berasal dari luar bumi (eksogen) dan dalam bumi (endogen). Dan bentang alam yang dihasilkan adalah sebuah lembah dan tebing yang menjulang luas.

Pengangkatan selama periode ini tercermin pada pengangkatan pegunungan bukit barisan, kegiatan vulkanisme, don regresi di seluruh cekungan sedimen. Sesar ini masih memperlihatkan perilaku aktifnya sampai sekarang, ha1 ini ditunjukkan oleh jalur gempa dangkal sepanjang jalur sesar hingga sering menimbulkan kerusakan-kerusakan selama sejarah-nya, seperti pada peristiwa gempa Padang Panjang tahun 1927 dan Liwa awal tahun 1994. Melalui pengamatan landsat menujukkan bahwa Kota Bukittinggi dilalui oleh segmen Sesar Sumatera yang ditunjukkan oleh adanya kelurusan (lineament) yang merupakan jejak jalur sesar. Jejak ini menerus yang dimulai dari sebelah utara Danau Maninjau hingga sepanjang 60 km ke sebelah tenggara. lndikasi lapangan dapat terlihat oleh adanya zona acak di Lembah Panorama, jejak-jejak rekahan serta tidak menerusnya endapan alivial tua pada tebing yang terjal.

Kawasan Kota Bukittinggi dun sekitarnya dibentuk oleh berbagai jenis batuan seperti ; endapan alluvial, tufa, lahar, granit, batu lanau meta dun filit. Adapun jenis batuan yang terdapat di daerah bencana terutama di sepanjang Ngarai Sianok tenusun oleh satuan tufa batuapung. Satuan ini memiliki penyebaran yang sangat luas teningkap baik di sepanjang tebing pada Ngarai Sianok maupun pada dasar lembah utama serta anak-anak lembahnya. Tufa yang ditemukan umumnya berwarna putih kecoklatan hingga putih keabu-abuan dengan frogmen utama berupa batuapung, berukuran butir lanau hinngga pasir yang kasar, serta dengan pemilahan baik hingga sedang, kemas terbuka dengan bentuk butir menyudut hingga menyudut tanggung, sedang permiabilitasnya adalah antara 102 cm/detik hingga 105 cm/detik atau termasuk pada permiabilitas rendah sampai sedang. Kekompakan batuan terrnasuk pada kategori buwk hingga sedang (RH 3) dalam keadaan segar umumnya batuan ini kompak, akan tetapi relatif mudah untuk ditoreh dengan palu atau linggis dengan pukulan ringan. Pada bagian bawah satuan tufa ini umumnya terdapat masif, sedangkan di bagian atasnya terdiri don perlapisan yang sangat tebal hingga tipis (5–156 cm), dengan struktur sedimen umumnya berupa reverse graded bedding, paralel laminasi don cross bedding. Kadang-kadang ditemui juga sisipan melensa tufa lapili dengan ketebalan hingga 2,5 meter.