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「壺穴」通常發生在河川幼年時期，因雨水長期沖刷，帶動上游石塊往下游移動，河水夾帶的岩石陷入河床的凹部後，不停的旋轉，河床經過長久的鑽蝕，鑽出洞穴來就形成了「壺穴」這種特殊的地形。而貓空溪谷屬火成岩，且氣候潮濕、地質鬆軟，剛好提供了形成「壺穴地形」的有利條件。

「貓空壺穴」寬度約20公尺，長度達1、2百公尺，遠觀「壺穴」就像一張張人臉的面具，在溪中重疊著，由於造型特殊，壺穴也素有「石面桶」之稱。又因為從前當地人指稱這種坑坑洞洞的「壺穴地形」為「皺坑」(閩南語發音ㄌ一ㄠ ㄎㄤ)，因此日治時代，在測量土地、編輯地目、地號時，才會以讀音近似的「貓空」命名，並沿用至今。