La circolazione idrica sotterranea all'interno della dorsale è decisamente influenzata dai fatto-ri litologici e strutturali. L'acquifero principale si sviluppa nel Calcare Massiccio, presente al nucleo della piega, mentre sul fianco orientale si verificano condizioni di continuità idraulica con i terreni calcarei più recenti, in contatto per faglia.

L'area di ricarica di questo acquifero si estende per circa 5 km2 e l'assorbimento delle acque meteoriche avviene in maniera diffusa su superfici calcaree coperte da limitati spessori di suoli o da falde detritiche. L'orizzonte marnoso poco permeabile costituito dalle Marne a Fucoidi avvolge la struttura e la sua dispo-sizione condiziona la circolazione idrica sotterranea e l'andamento delle cavità carsiche; le principali sorgenti sono ubicate all'uscita della Gola, lungo il corso del fiume Sentino, che costituisce il livello di base locale. Piccoli acquiferi sospesi di importanza locale sono sostenuti dalle copertu-re semipermeabili sovrastanti il Calcare Massiccio.

La circolazione idrica nella zona insatura è controllata dalla rete di fratture e da un insieme di canali di piccole dimensioni; tutti questi ambienti non sono normalmente accessibili all'esplorazione speleologica. La circolazione freatica avviene in condotti carsici sommersi con prevalenza di moti non turbolenti, mentre solo localmente possono aversi corsi d'acqua a pelo libero. La superficie freatica all'interno delle grotte affiora in numerosi punti, con livello piezometrico sostanzialmente uniforme, regolato dal fiume Sentino, e con solo modeste variazioni stagionali. All'interno della struttura carsica di Frasassi sono presenti due gruppi principali di acque sotterranee: - le acque bicarbonato-calciche, derivanti direttamente dall'infiltrazione delle acque meteoriche e presenti in tutta la zona di perco-lazione e negli acquiferi minori sospesi a quote più elevate; - le acque mineralizzate dell'acquifero principale, caratterizzate un forte arricchimento in sodio e cloruri, e subordinatamente in solfati; queste ultime sono comunemente note con il termine di acque sulfuree, per la presenza di H2S in concentrazioni fino a 18 mg L-1. Piuttosto comuni nei laghi sotterranei fenomeni di stratificazione tra i due tipi di acque, favoriti dalla loro diversa densità e dalla prevalenza in larghe parti della grotta di flussi non turbolenti.

Sulla base dei dati ottenuti mediante analisi isotopiche TAZIOLI et al. (1990) suggeriscono una derivazione meteorica anche per le acque della falda sulfurea, con tempi di residenza nel sottosuolo abbastanza brevi ed area di ricarica sviluppata ad altitudini di 600 - 1000 m. Questi Autori ritengono che esista un circuito principale alimentato sia dai rilievi ubicati a ridosso dell'area stessa, sia dalle acque del Sentino, infiltrate nella parte superiore della Gola, con mineralizzazione dovuta all'attraversamento degli orizzonti evaporitici non affioranti. Anche per SIGHINOLFI (1990) il chimismo delle acque freatiche è compatibile con l'attraversamento della formazione evaporitica, ma secondo questo Autore l'area di ricarica delle falda mineralizzata va ricercata in bacini idrogeologicamente distinti rispetto alle acque meteoriche locali.