
Sở Bảo Tồn và Giải Trí Thuật ngữ karst dùng để chỉ cảnh quan được tạo ra do sự hòa tan của nền đá. Hầu hết karst được hình thành từ nền đá cacbonat - đá vôi, dolomit hoặc đá cẩm thạch - bị hòa tan trong nước có tính axit nhẹ trong hàng ngàn năm. Phần lớn quá trình này diễn ra dưới lòng đất, hình thành nên mạng lưới các hang động thông nhau. Không phải tất cả các loại đá đều hòa tan. Tỉnh Thung lũng và Sườn núi Virginia, nơi có phần lớn địa hình karst của tiểu bang, chủ yếu bao gồm đá sa thạch, đá phiến sét, đá vôi và dolomit, nhưng chỉ có đá cacbonat là hòa tan và lộ ra trên đáy thung lũng và dọc theo sườn của một số sườn núi.
Mạng lưới thoát nước ngầm phức tạp trong vùng karst thường trải dài trên diện tích lớn và bên dưới các đường phân chia thoát nước bề mặt. Lượng mưa đi vào các hệ thống nước ngầm này thông qua quá trình thẩm thấu qua lớp đất hình thành trên nền đá cacbonat và qua dòng chảy vào các đặc điểm như hố sụt, suối sụt và suối mất nước. Khi ở dưới lòng đất, những 'dòng nước karst' này chảy qua các mạng lưới hang động, phần lớn chưa được khám phá và không thể tiếp cận, và kết hợp lại để xuất hiện tại các suối. Các nhà thủy văn học karst thực hiện công việc khó khăn là lập bản đồ kết nối giữa các đặc điểm này để xác định 'lưu vực karst', thường dùng để chỉ một con suối hoặc dòng suối trong hang động cụ thể.
Ở vùng karst, nước mặt chảy nhanh xuống lòng đất mà không cần lọc hay pha loãng nhiều. Khi ở dưới lòng đất, tùy thuộc vào địa chất tại địa phương, các chất gây ô nhiễm có thể di chuyển nhanh chóng trên quãng đường dài hoặc có thể được lưu trữ trong tầng chứa nước ngầm trong thời gian dài. Trong cả hai trường hợp, những nguồn nước này cùng với các chất gây ô nhiễm cuối cùng sẽ quay trở lại bề mặt thông qua các suối và giếng và có thể ảnh hưởng đến cả sinh vật thủy sinh và nước uống. Nếu các nhà thủy văn karst không nghiên cứu khu vực karst, việc ứng phó với tình trạng ô nhiễm ở đó có thể rất khó khăn hoặc thậm chí là không thể. Việc bảo vệ karst đòi hỏi cả việc nghiên cứu hệ thống karst và bảo tồn các đặc điểm karst.
Karst cung cấp và hỗ trợ môi trường sống cho các loài động thực vật quý hiếm, bao gồm dơi, động vật không xương sống thích nghi trong hang động, thực vật mọc trên bề mặt và tại các suối và khe hở, cũng như cá và trai sống trong các suối và sông được cung cấp nước từ các suối karst. Ngoài ra, nhiều nguồn cung cấp nước công cộng và tư nhân ở Virginia đều phụ thuộc vào nước ngầm karst.
Các hang động ở Virginia được bảo vệ bởi Đạo luật Bảo vệ Hang động Virginia, nghiêm cấm hành vi phá hoại hang động, đội hình hoặc hiện vật, làm ô nhiễm hang động hoặc làm xáo trộn các sinh vật trong hang.