El valle del río Colca está ubicado en la falda oeste del ramo oeste de la cordillera sur, en la Provincia de Caylloma (véase mapa). La región está dominada geográficamente por los expansos grandes de la puna, la cual está salpicada por cumbres volcánicas que llegan hasta 5000 y 6000 msnm. La zona central del valle del Colca se formó por inciso fluvio en la puna circundante durante el Pleistoceno. La geomorfología del valle se caracteriza por una serie de siete mesetas aluviales de materia prima volcánica divididas por laderas pendientes desde la zona puna sobre 4000 msnm hasta la garganta del río a los 3300 msnm (Sandor 1992). Estas mesas, denominadas AIC 1-7 (aluvio quaternario 1-7), crecen de antigüedad con elevación, terminando con la superficie más reciente del canal moderno del río (AIC 1) (Sandor 1992:233-234; Treacy 1989:65-67). Las cumbres de glaciares Mismi, Huillcaya, y Quehuisha resaltan en la falda norteña del río, los mismos que proveen el agua que constituyen la fuente principal de los sistemas de irrigación. En la falda sureña, destacan los Nevados Huarancante, Sabancaya, y Ampato, cumpliendo similar acción.
Las tierras agrícolas de la zona central del valle se extienden desde la garganta del río hasta sobre el límite superior del cultivo de maíz a los 3500-3600 msnm. Se puede cultivar quinoa y papa hasta 4000 msnm aproximadamente, y los granjeros contemporáneos actualmente cultivan estos, y además varios cultivos europeos. Normalmente los pobladores contemporáneos concentran el cultivo del maíz en las partes bajas, con preferencia a las laderas enterrazadas mas pendientes por sus propiedades de drenaje de aires fríos (Treacy 1989:81-82, 297-298). En actualidad se encuentra un 42% de las terrazas bajo cultivo (Denevan y Hartwig 1986:103). Las actuales terrazas cultivadas suelen concentrarse de bajo de 3650 msnm (ibid:103). Alrededor de este núcleo de terrazas de cultivo actual, se encuentra un perifério de terrazas abandonadas (Treacy 1989).
Los suelos en la zona de investigación son Molisoles muy fértiles de materia prima de aluvio y coluvio con altas cantidades de material orgánica (Sandor 1986:242, 1992:232-236). El conjunto del contenido alto de material orgánica, la buena densidad, y la alta capacidad de agua de estos suelos contribuyen a la alta fertilidad del valle. Sin embargo, la productividad agrícola está limitada por la cantidad de agua de irrigación en esta zona de clima semi-árido. La precipitación promedia de 387.7 mm anual no es suficiente para el cultivo del maíz o la papa sin irrigación (ONERN 1973). Además, la precipitación varia mucho al nivel anual y estacional--un 65% de la precipitación anual se produce entre los meses de enero y marzo.
