Esta gran falla tectónica, de dirección transversal al plegamiento, se ha interpretado en el mapa Neotectónico del IGME como una falla con el bloque hundido hacia el sureste, y formaría parte del conjunto de fallas que determinaron el levantamiento del bloque central de Las Villuercas y el hundimiento de los bloques marginales Norte y Sur donde se asientan las cuencas neógenas del Tajo y del Guadiana. Otras interpretaciones la consideran una falla inversa e, incluso, un cabalgamiento, aunque no existen evidencias claras.
Originada por la orogenia Alpina, probablemente durante el Mioceno Superior-Plioceno, determinó el hundimiento de la extensa depresión situada al sur de Las Villuercas y un incremento de la energía de los ríos que se manifiesta en un incremento de las gravas con cantos de gran tamaño en las áreas próximas a la falla.
A finales del Paleógeno o inicio del Neógeno el paisaje del área era algo diferente al actual, unas sierras Paleozoicas similares, aunque menos elevadas y con ríos menos encajados que desembocaban en una cuenca endorreica que se desarrollaba en las amplias depresiones peneplanizadas que se habían formado por la erosión diferencial de los materiales del zócalo ediacárico en el gran anticlinorio de Ibor (área de Alía-Valdecaballeros) y actuales Vegas Altas del Guadiana. En esta cuenca endorreica los sedimentos próximos a los relieves (Cañamero y Logrosan) incluyen sedimentos fluviales que incluyen limos rojos, arenas y gravas con abundante matriz arcillosa, mientras en las áreas más alejadas y centrales se depositan arenas con matriz arcillosa y limos rojos. Estos materiales se incluyen en la Formación Madrigalejo y su espesor máximo llega a los 100 metros. Las áreas próximas a los relieves incluyen medios fluviales que en el centro de la cuenca darían paso a medios con amplias áreas inundadas. Se ha interpretado que estos sedimentos se formaron en un clima subtropical con una estación húmeda con fuertes lluvias.
Durante el Mioceno Superior-Plioceno se observa un importante cambio que se ha relacionado con el rejuvenecimiento del relieve (elevación del bloque de las Villuercas y aparición de la Falla de Puertollano). Los sedimentos de las facies marginales próximas a la falla incluyen conglomerados con grandes bloques que nos indican un incremento de la energía de los ríos, capaces de transportar grandes bloques que se depositan en el abanico aluvial adosado a la falla, dando paso en las áreas más alejadas a materiales que incluyen conglomerados, areniscas y lutitas con una morfología de ríos anastomosados y una disminución del tamaño de los cantos hacia las áreas centrales de la cuenca. El espesor de la formación Valdeazores posiblemente no superare los 50 metros. La culminación de los depósitos endorreicos viene marcada por la formación de las Rañas que se depositan sobre la Formación Valdeazores en el Pleistoceno Inferior (Ver Geositio 5).
Después del depósito de la Raña se inicia un importante proceso erosivo provocado por el paso del régimen endorreico, con ríos cuyo nivel de base era próximo a los 300 metros, al régimen exorreico actual. Posiblemente la acción combinada de la neotectónica y la importante bajada del nivel de base a dado lugar al actual relieve de ríos fuertemente encajados, que conllevan valles con fuertes pendientes, donde al pie de la Cuarcita Armoricana se acumulan las espectaculares pedreras.
