Les gorges de l'Argent-Double traversent les nappes du versant sud de la Montagne Noire. Ces nappes en plis couchés à vergence Sud-Est se sont mises en place lors de la phase de compression de l’orogénèse hercynienne (Viséen supérieur à Kasimovien). Du Nord au Sud, les gorges traversent : 1/l’unité cambro-dévonienne de Fournès. 2/ la nappe du Minervois. 3/ l’unité de flysch cambro-ordovicien du Sud Minervois. Les gorges permettent d'observer la succession des terrains paléozoïques, leur richesse paléontologique et leurs déformations et écaillages. Les séries cambriennes et dévoniennes de la nappe du Minervois renferment de nombreux vestiges d'une mer épicontinentale peu profonde, notamment les récifs à archéocyathes du Cambrien inférieur ou encore les calcaires à entroques dévoniens. Au Sud, la gorge débouche sur une plaine paléogène continentale discordante sur le substratum paléozoïque.
L'incision de l'Argent-Double est récente (Pléistocène) en lien avec l'Aude, avec les variations du niveau de base (Méditerranée) et le soulèvement pléistocène, qui ont eu des conséquences sur le réseau hydrographique actuel. L'érosion régressive n'a pas encore atteint l'amont dans les roches cristallines. En amont de Caunes-Minervois, la source de la Doux est issue des aquifères karstiques des calcaires paléozoïques.
Présence de la source intermittente l'Aïdouce.