De Patrijnenkuil is een amfitheatervormige depressie die deel uitmaakt van een complex voormalige steengroeven in Vechmaal, waaronder ook de meer bekende "grotten van Henisdael" behoren. Hoewel dit bij de Patrijnenkuil in het huidige landschap minder uitgesproken is, vormen ze een relict van de winning van Maastrichtersteen, tauw en mergel, die vooral tijdens de 15de-16de eeuw plaats vond.

Het toponiem van de Patrijnenkuil (foutief weergegeven als Patrijzenkuil op de topografische kaart van 1930) is afkomstig van “poterijne cuijlen” (van pottenbakkerij). Deze naam wordt voor het eerst vermeld in 1788, daarvoor was de site bekend als “Truyerkuylen”, naar Sint-Geertrui, die vereerd werd te Vechmaal. Ze werd ook “Ketel” genoemd, naar de uitgeholde vorm van de depressie.

De Patrijnenkuil is een hoefijzervormig talud met een hoogte van circa 10 meter. De steile helling van de Patrijnenkuil is vegetatiekundig waardevol, er groeit een eiken-haagbeukenbos op. Hier bevinden zich echter geen groeven. De amfitheatervormige depressie wijst mogelijk op een gewezen brongebied. Hier is een opgevulde gang aanwezig waar vermoedelijk ook bouwsteen is gewonnen. De Patrijnenkuil ligt in een geulsysteem dat uitmondt in het dal van de Molenbeek. De geul heeft de voor het gebied van Loon en Tongeren typische asymmetrische dalvorm, met relatief steiler oplopende hellingen ten oosten van de geuldalen, waar het tertiair dagzoomt. De voor Haspengouw typische hoogtelijn van 115 meter +TAW loopt doorheen het gebied. Deze hoogtelijn valt samen met de waterscheidingskam tussen de bekkens van de Maas en van de Schelde. Daarenboven vinden de colluviale geuldepressies van de Patrijnenkuil (en de grotten van Henisdaal) hun oorsprong onder de taludtrap op 115 meter +TAW. De droge geul van de Patrijnenkuil draineert circa 15 hectare. De aanwezigheid van de taludtrap en de typische asymmetrische dalvorm van de geulsystemen geven het gebied een belangrijke topografische waarde.

De mergelgroeven in Vechmaal zijn qua ligging speciaal omdat ze in Vlaanderen de enige (gekende) mergelgrotten (eigenlijk ondergrondse groeven) in het Scheldebekken zijn. Bovendien liggen ze op grote afstand van de andere groeves in Vlaanderen die zich uitstrekken tussen Tongeren tot Valkenburg. De krijtafzettingen ten zuiden van Vechmaal behoren tot de kleine enclaves van het secundair (Formatie van Maastricht), die in de Formatie van Sint-Huibrechts-Hern voorkomen. De krijtlagen zijn rijk aan fossielen. Tijdens het tertiair (oligoceen) werden de krijtlagen afgedekt met geelachtig micahoudend zand. Tertiaire ontsluitingen komen steeds voor ten oosten van de geuldepressies. Gedurende het quartair zette een laag niveo-eolische leem zich af op de secundaire en tertiaire lagen. De colluviale en alluviale depressies werden gevormd tijdens het holoceen door erosie van het leempakket. Het gebied heeft bijgevolg een belangrijke geologische waarde.