Đá vôi bên ngoài là đá vôi phân lớp mỏng, còn trong hang là đá vôi dạng khối. Được gọi là động Chúa Mát vì tương truyền ngày xưa Vua Quang Trung qua đây nghỉ lại. Trong động nhân dân đã lập đề thờ cúng - đền Chúa Mát.
Cửa hang động Chúa Mát - Yên Sơn - Tam Điệp.
Cửa hang hẹp, chiều rộng cửa hang 2,43m, mở theo hướng khe nứt 2900. Đá vôi T2a đg dạng khối lớn màu xám, hướng đổ 500 <350. Chiều cao miệng hang ~5m, hang chạy theo hướng 2320.
Đoàn khảo sát làm việc trong động Mát - Yên Sơn - Tam Điệp.
Miệng hang đã xây cửa sắt có bậc thang đi xuống do đã cải tạo. Đi xuống khoảng 5m cửa hang mở rộng đột ngột. Trần hang phẳng, chiều cao trần hang thấp, chỉ có 1,5-1,7m.
Cấu tạo động Chúa Mát - Yên Sơn - Tam Điệp.
Từ cửa vào 18m bên trái có một chỗ mở rộng, sâu khoảng 2m có bàn thờ. Vào sâu 20m là 5 ban thờ. Nền hang được láng bằng xi măng. Ngách trái còn sót lại một số trầm tích hang động có chiều dài 0,3m bị bao bởi một lớp mỏng CaCO3. Đây là lớp trầm tích cổ dạng travectine lấp đầy hang còn sót lại, có màu vàng thẫm.
Lớp trầm tích cổ dạng travectine trong động Chúa Mát - Tam Điệp.
Ngách trái, cách cửa vào ~17-18m quan sát thấy các tảng sập lở trầm tích hang động cổ còn sót lại. Trầm tích gắn kết rắn chắc dạng như laterit, màu vàng đất sậm. Thành phần trầm tích là bột chứa cacbonat màu trắng xám. Chiều dày còn sót lại quan sát được là ~0,5m. Trầm tích có nhiều lỗ rửa lũa.
Qua khoảng 25m kết thúc hang và lòng hang chuyển sang hướng khác. Bên phải còn có một ngách nhỏ, có thấy một số hòn đá tảng sập to 0,5m. Ngay chỗ để ban thờ quan sát thấy một vách lõm dạng tạo ra do sóng nước vỗ. Chiều sâu vách lõm ~1,0m, cao 0,7m. Vách lõm này có chiều cao ngang với chiều cao của các trầm tích cổ còn sót lại.
Các ngách hang động Chúa Mát - Yên Sơn - Tam Điệp.
Vách lõm trong động Chúa Mát - Yên Sơn - Tam Điệp
Tới 22-25m hang mở theo hướng 1310 (ĐN) chiều rộng 4,07m. Trần hang rất thấp 2,1-2,5m. Trước cửa vào ngách này có một vài nhũ đá cổ. Vào trong, ngách mở rộng 5,49m. Đáy hang được đổ bê tông. Từ đây bắt đầu xuất hiện nước chảy trong hang. Vách cắm của đá vôi tại ngách này là 2350. Đá vôi ở đây có nhiều lớp mỏng nứt nẻ sau đó được lấp nhét bởi sản phẩm phong hóa, tạo thành các vệt song song. Từ cửa ngách đi tiếp vào ~7,60m lòng hang được mở rộng ra 9,86m. Cuối ngách mở ra hướng trái đi theo hướng 690 có một ngách chiều ngang 1,50m, chiều cao đo được từ đáy đã đổ bê tông là 2,55m.
Tại ngách này quan sát thấy có 5 vết sóng vỗ, minh chứng cho 5 giai đoạn phát triển. Các mực nước đo từ lòng suối (nước chảy theo hướng 2420) từ dưới lên như hình vẽ. Vách sóng vỗ chỉ phát triển rõ bên trái ngách. Bên phải ngách chỉ quan sát được 3 vệt sóng vỗ.
Các mực sóng vỗ tại hang Chúa Mát.
Từ cửa ngách đi vào 19m lòng hang mở ra ngách trái nhỏ hẹp theo hướng 3120, dài 15m, ngách hang rộng 2m, thấp ~0,7m phải bò sát đáy để đo. Đến đây chiều cao của ngách ~2,2m.
Đối diện với ngách trái có một ngách phải mở rộng hơn, nền hang đã được xây bê tông. Bên dưới là nước chảy khá mạnh. Thực ra đây là dòng suối chảy người dân đã xây lấp lại đổ bê tông để thuận tiện cho việc thờ cúng. Trần hang có nước nhỏ xuống. Chiều cao trần hang ~2-2,2m, có ít nhũ nhưng xấu.
Thẳng theo hướng 1320 dài 17m rộng 4,7-5m, trần hang tương đối phẳng sau đó có hình tam giác do hang phát triển theo khe nứt. Dấu tích sóng vỗ vẫn còn quan sát được tại đây song chỉ còn thấy hai mực rõ rệt.
Ngách 1/1 là lòng sông chảy. Không có thuyền nên không khảo sát được. Theo dân kể lại chiều dài của ngách 1/1 khoảng 200-300m. Trong ngách này có nhiều nhũ đá. Chiều ngang có chỗ 2-3m, có chỗ 20-25m (có nhiều buồng).
Hang có 3 cửa vào đã lấp 1 còn 2.
Hang có giá trị văn hóa tâm linh và là di tích lịch sử văn hóa đã xếp hạng. Hang có nước chảy trong ngách 1 tạo nên phong cảnh hữu tình. Các giọt nước nhỏ tí tách từ trần hang xuống dòng nước suối tạo nên âm thanh huyền bí, hấp dẫn khung cảnh.