Im Gebiet der Goldenen Aue, die bereits zum Randbereich des Thüringer Beckens gehört, hatte sich mit der infolge der Heraushebung des Harzes im Tertiär einsetzenden intensiven Salzauslaugung parallel zum Harzrand ein Senkungsgebiet herausgebildet.
Dieses wurde schon im Pleistozän vor rund 400.000 Jahren von der Zorge durchflossen, die hier den Abtragungsschutt des Harzes vor allem in Form von Kies und Sand ablagerte.
Die Absenkungsgeschwindigkeit und die Auffüllung der Senke standen langfristig annähernd im Gleichgewicht, so dass heute in der Goldenen Aue bis zu 80 m Kies, Sand und andere Lockergesteine lagern. Diese bilden aufgrund der Größe des Vorkommens und ihrer guten Qualität eine wichtige rohstoffwirtschaftliche Basis am Südharz und werden in verschiedenen Tagebauen abgebaut.
Der Kieskörper der Goldenen Aue ist mit Grundwasser erfüllt, das beim Abbau des Kieses freigelegt wird.
Die so entstandenen Gewässer wirken inzwischen landschaftsprägend, so dass die Goldene Aue optisch wieder wie im Pleistozän durch das Nebeneinander von Land und Gewässer charakterisiert wird.