Localizada na zona poente da cidade de Ponta Delgada, a Gruta do Carvão estende-se, como referido, por uma extensão de cerca de 2500 m, repartida por três troços/cavidades principais e por zonas intermédias colapsadas e obstruídas, as quais separam fisicamente estas cavidades e, por isso, não permitem o acesso à totalidade do tubo lávico primitivo. Por esta razão, actualmente está reconhecida e cartografada uma extensão de, apenas, cerca de 1912.1 m do tubo lávico, que inclui um troço a Norte (“Gruta da Rua do Paim”, ou Troço 1); um intermédio (“Gruta do Carvão, da Rua de Lisboa, dos Secadores de Tabaco”, ou Troço 2), um a Sul (“Gruta da Rua João do Rego”, ou Troço 3) e, ainda, a zona da Gruta da Rua José Bensaúde, esta última com somente cerca de 42.7 m de comprimento (Troço a). Contudo, conforme foi demonstrado atrás, vários documentos antigos e inúmeros relatos históricos e observações de campo indiciam uma dimensão muito superior à actualmente cartografada para esta cavidade vulcânica, a qual poderá ter atingido dimensões da ordem dos 5 km de comprimento (desenvolvendo-se com uma orientação geral NNO-SSE), desde o litoral, na zona de Santa Clara, até às proximidades da Serra Gorda, nos Arrifes, incluindo a zona do aquartelamento militar ali existente.
Implantação, na malha urbana de Ponta Delgada, dos vários troços actualmente conhecidos e cartografados que integram o sistema da Gruta do Carvão: Troço 1 – Rua do Paim; Troço II – Rua de Lisboa/Secadores de Tabaco; Troço III – Rua João do Rego; a – Gruta da Rua José Bensaúde. ( © J.C. NUNES e S. MEDEIROS)
Do ponto de vista geológico, a Gruta do Carvão enquadra-se no Complexo Vulcânico dos Picos, uma área composta por cerca de 250 cones de escórias basálticas e de spatter (localizados sobretudo na parte axial desta cordilheira vulcânica), e por escoadas lávicas associadas de natureza basáltica s.l., que escorreram em direcção ao litoral Norte e/ou Sul. Estes cones piroclásticos estão alinhados preferencialmente segundo fracturas de orientação geral Noroeste-Sudeste e Este-Oeste. A Gruta do Carvão desenvolve-se numa extensa escoada basáltica, com fluxo geral Norte-Sul, que atingiu o mar na zona poente da cidade de Ponta Delgada e cujo centro emissor estará localizado muito provavelmente na zona da Serra Gorda – Arribanas, na freguesia de Arrifes.
Carta vulcanológica e localização das cavidades vulcânicas da ilha de S. Miguel (adaptado de Nunes, 2004)
Actualmente, não é conhecida a idade dos basaltos associados à Gruta do Carvão, estando em curso a sua datação radiométrica pelo método 40Ar/39Ar. No entanto, a idade desta gruta estará compreendida entre 5.000 a 12.000 anos BP (Before Present) atendendo a que datações radiométricos (14C) realizadas pelo Geochron Laboratory (USA) em material vegetal carbonizado colhido (na zona da Escola Primária do Carvão) em paleossolo sob a escoada lávica da Gruta do Carvão, forneceram idades de 11.880 BP (± 80) e 12.100 BP (± 140) anos. Adicionalmente, esta escoada basáltica está coberta por materiais piroclásticos pomíticos (cf. cinzas e lapilli), incluindo do Vulcão do Fogo e da “erupção Fogo A”, com uma idade aproximada de 4.550 anos BP (Bootl et al.). Neste contexto, tendo em conta os dados atrás reportados e o trabalho de Booth e colaboradores, parece possível atribuir à Gruta do Carvão uma idade Holocénica.