O cone vulcânico onde se desenvolve esta impressionante conduta integra a denominada “Zona Basáltica Fissural”, implantada entre os grandes edifícios vulcânicos de Santa Bárbara (a oeste), do Pico Alto (a norte) e de Guilherme Moniz, a sul. O Algar do Carvão teve a sua origem ao longo de duas fases distintas. Assim, uma parte do algar corresponde à conduta dum cone de escórias, que esteve em actividade há cerca de 1700 a 2100 anos BP. Por outro lado, a parte maior, e mais antiga, desta cavidade vulcânica desenvolve-se em espessas escoadas lávicas ou em domos de composição traquítica s.s. (Si ≈ 66%), que estão relacionados com uma actividade no vulcão do Pico Alto e têm uma idade de aproximadamente 3.200 anos BP. Durante a actividade do vulcão do Algar do Carvão, foram emitidas escoadas lávicas basáltica (Si ≈ 47%) muito fluidas que cobriram uma área total de 16 km 2, incluindo todo o fundo da Caldeira de Guilherme Moniz.

A boca do algar apresenta dimensões de 17 x 27 metros e dá passagem a uma conduta vertical com cerca de 45 m de desnível. Depois de uma rampa, constituída por um depósito de gravidade, há novo desnível na vertical que termina numa lagoa de águas límpidas, a cerca de 80 metros de profundidade relativamente à boca do algar. Esta lagoa, que é alimentada por águas das chuvas, atinge uma profundidade máxima da ordem de 15 metros e seca quase completamente no Verão, em anos de pouca precipitação.

Nalgumas partes do algar, o tecto e paredes primitivas caíram na sequência de desabamentos, enquanto que noutras apresentam-se revestidas por materiais negros, vítreos e lisos. Estes revestimentos, que traduzem o recuo da lava para o interior da chaminé, são constituídos maioritariamente por obsidiana e apresentam-se muitas vezes sob a forma de escorrimentos laterais ou formando lâminas pendentes.

Os complexos fenómenos geológicos e bioquímicos ocorridos no sistema hidrogeológico que caracteriza o Algar do Carvão levaram, ao longo dos anos, à formação de estalactites e estalagmites de sílica amorfa (Si ≈ 77% a 82%), porventura as estruturas mais exuberantes, raras e belas existentes neste algar e nas cavidades vulcânicas dos Açores. Estas estalactites de opala , com cor branca leitosa e veios internos avermelhados, revestem uma parte importante do tecto e das paredes do algar, atingindo cerca de 1 metro de comprimento e 40 a 50 cm de diâmetro.

A área do Monumento Natural do Algar do Carvão, onde existe uma vegetação natural do tipo floresta húmida macaronésica e zonas de turfeiras, faz parte integrante do SIC denominado de “Serra de Santa Bárbara e Pico Alto”, da Rede Natura 2000. O notável povoamento vegetal que recobre o cone, a sua cratera e uma parte substancial da conduta vulcânica (sobretudo nos 22 metros abaixo da boca) inclui 34 espécies diferentes de hepáticas, 22 de musgos e 27 de plantas vasculares (12 das quais são fetos), incluindo algumas espécies endémicas dos Açores e da Macaronésia. Entre as espécies presentes destaca-se: louro (Laurus azorica), urze (Erica azorica), agrião (Cardamine caldeirarum), azevinho (Ilex perado azorica), Lysimachia azorica, Selaginella kraussiana e o feto Trichomanes speciosum, o qual é muito comum no interior do algar.

Nas zonas mais profundas e mais afastadas da boca do algar, prevalecem diversas espécies de algas verdes, diatomáceas e bolores. Esta cavidade vulcânica alberga, ainda, uma importante fauna troglóbia, adaptada à vida subterrânea, de entre a qual se destaca o escaravelho Trechus terceiranus, endémico da ilha Terceira, a centopeia Lithobius obscurus azorae e, ainda, duas espécies de aranhas, também endémicas (Porrhomma n. sp. e Lepthyphantes n. sp.). Nesta cavidade pode encontrar-se também uma fauna de insectos que, embora não troglóbia, prefere este tipo de habitat. É o caso do escaravelho Catops coracinus (conhecido apenas da ilha Terceira) e o Mil-Pés (Blaniulus guttulatus). De realçar ainda a presença de uma fauna diversificada de aranhas, incluindo a aranha endémica dos Açores Rugathodes acoreensis e ainda a Meta merianae.

É possível observar nesta área classificada a avifauna típica dos Açores, como é o caso do pardal (Passer domesticus), do melro-preto (Turdus merula azorensis) e do tentilhão (Fringilla coelebs).

Decreto Legislativo Regional n.o 9/2004/A
Reclassifica a Reserva Natural Geológica do Algar do Carvão como monumento natural regional