A Bükk-fennsík hazánk legmagasabban fekvő és legnagyobb egybefüggő karsztegysége, a Bél-kőtől Bükkszentkeresztig húzódik. A változatos karsztfomák jól tanulmányozhatók a Nagy-mezőn és a Zsidó-réten. A Bükk-fennsíkon legnagyobb kiterjedésben a tengeri lagúna környezetben felhelmozódott üledékekből kialakult lemezes-pados elválású triász korú Bükkfennsíki Mészkő Formáció fordul elő. Ez a kőzet van felszínen a fennsík legnagyobb részén, így a Nagy-mezőn és a Zsidó-réten is. A földtörténet kréta időszakában és az eocén korban szerkezeti mozgások hatására kialakult a hegyég gyűrt, takaróredős szerkezete. Ezzel egyidőben a hegység kiemelkedett és szárazulattá vált. A térségben akkor uralkodó meleg, csapadékos éghajlat kedvezett az őskarszt kialakulásának. Ezek az ősi karsztok az újabb tengerelöntés és a délen működő vulkánok riolittufa takaróinak következtében betemetődtek, vastag kőzettakaró alá kerültek. A késő-miocénben ismét kiemelt helyzetbe került Bükk-fennsíkot a pannóniai korszaktól kezdve lepusztulás jellemzi. A legmagasabb helyzetben lévő Nagy-fennsíkról a fiatal üledékek lepusztultak, de völgyei ma is a fedett karszton kialakult vízhálózatot őrzik. Ahol a vízfolyások elérték a nem karsztosodó fedőüledék alatt a karsztos kőzetet egy ideig még folytatták a völgyet kialakító felszínpusztító tevékenységüket. Ez okozza, hogy a fennsíki völgyek mindegyikében látható egy vagy több közel kör alakú, az egykori vízelvezetést szolgáló mélyedés – töbör (dolina) vagy töbör sor. A víznyelő töbrök keresztmetszete tölcsér alakú némelyik ma is víznyelőként szolgál időszakosan, vagy állandóan. A kiszáradt víznyelők feltöltődnek agyagos üledékkel, felszínen lévő részük oldással tovább szélesedik, keresztmetszete tál alakú lesz. Ezek a tál alakú mélyedések idővel összekapcsolódnak, ikertöbrök, karszttálak jönnek létre. A mészkőtérszínek karsztos folyamatok során kialakult medencéi a karsztvápák, más néven poljék. A Nagy-mezőn több, különböző irányból érkező töbörsoros völgy találkozásában alakult ki hazánk legterjedelmesebb karsztvápája. Hasonlóan keletkezett a Zsidó-rét karsztvápája, azonban itt nemcsk az egymás mögött, hanem az egymás mellett elhelyezkedő töbrök is összekapcsolódtak. Egyes víznyelőtöbrök alatt nagy kiterjedésű barlangok mélyültek (Pl. Borókás-tebri víznyelőbarlangok, Létrási-vizesbarlang, Speizi-barlang)