Их формирование началось несколько десятков миллионов лет назад, когда соленый океан многократно наступал и отступал, затопляя эту территорию. Вода испарялась, осаждая соль, и за множество веков ее накопилось сотни метров...
Слои соли покрывались песчаными и глинистыми наносами, доходящими до полутора километров толщины. Огромный вес этих пород выдавливал более эластичные кристаллы соли, образуя вздутия, разломы и поднятия. В конце юрского периода — около 135 миллионов лет назад, большая часть подвижек соли прекратилась, а наносы песка, глины и камней продолжались еще нескольких миллионов лет. Но другая могучая сила — эрозия унесла почти 1 700 метров скальных наслоений и обнажила песчаник, из которого, собственно, и состоят арки. Именуется этот песчаник Энтрада и представляет собой смесь песка разных текстур и плотностей, скрепленную натуральным цементом, в том числе и кальциево-карбонатного. Различие в крепости и количестве цемента обусловило более легкое вымывание песка в одних местах, пока в других он сопротивлялся силе воды. Сообщество микроскопических растений — лишайники, грибки и цианобактерии (сине-зеленые водоросли) — замедляло эрозию, удерживало влагу, и добавляло азот, перерабатывая его из атмосферы в бедную питательными веществами криптобиотическую почву, играя важную роль в стабилизации поверхности. Так стали образовываться арки, окна, «плавники», пьедесталы, столбы.
Климат и ландшафт парка Арчес разнообразны. Температурный режим в течение суток может колебаться до 50 градусов по Фаренгейту. Скорость ветра достигает 40 м/сек.
Зимы мягкие, но зачастую выпадает снег. Летом дни сухие и жаркие, но к вечеру становится прохладнее. В августе редкий летний грозовой дождь образует множество небольших водопадов, довольно быстро, впрочем, иссякающих. Осенью желтеющие дубы и осины достаточно долго соседствуют с еще зелеными альпийскими склонами. Бабье лето может длиться до середины ноября.
Нехватка воды делает Арчес «монолитной, суровой и неукрашенной» местностью. На долю этой территории, в основном благодаря таянию льда, приходится не более 230 мм осадков в год. Поэтому территорию парка относят к типу холодной пустыни. Растения и животные вынуждены постоянно справляться и с жарой, и с холодом, и с постоянной сухостью.
В границах парка живут 65 видов млекопитающих, 190 — птиц, 22 — рептилий, 9 — амфибий, 8 — рыб и множество насекомых. Здесь встречаются пустынные кролики, земляные белки-антилопы, сойка, ворон, золотой орел, ящерицы, койот, серая лиса, олень-мул. Поголовье большерогой овцы в начале века было истреблено, но 10 лет назад восстановлено.
Многие насекомые и амфибии приспособились к обитанию в кавернах песчаника, в которых накапливаются дождевая вода и принесенная ветром пыль.
Миллионы лет вода и ветер образовывали здесь различные наслоения. На протяжении многих эпох на этом участке Земли возникали моря, затем, высыхая под жарким солнцем, превращались в пустыни, а осадочные породы, соль и пески спрессовывались в чередующиеся слои разных цветов. После массивного геологического поднятия на северо-востоке территории нынешнего парка снег стал аккумулироваться на вершинах, и новые реки вгрызались в податливый песчаник.
Хотя большая часть скальных пород в этих местах не сильно отклонена от горизонтали, тем не менее здесь достаточно часто встречаются массивные сдвиги песчаника, лежащего на толстом слое морской соли. Во многих местах от этого образовывались трещины и сколы — синклинали и антисинклинали. Со временем скоротечные наводнения и замерзающая в трещинах вода увеличили эти образования в буром песчанике. Тонкие слои, от черного до красного цвета, покрывающие открытые скалы, состоят из песка, глины, оксидов и гидроксидов марганца и железа. Когда в смеси преобладает марганец — слои черные, а когда железо — они имеют цвет от красного до оранжевого. Промежуточные соли создают все оттенки коричневого. Своеобразными подмастерьями, «растирающими краски», являются микроорганизмы, живущие на любых скальных поверхностях и использующие для своей жизнедеятельности как органические, так и неорганические вещества. Только они способны окислять марганец и осаждать его на каменную поверхность. Компоненты скального налета микроорганизмы добывают не из скалы, а скорее, из атмосферной пыли и воды, бегущей по скалам.
Потоки черного налета часто появляются там, где вода спускается каскадами вниз. Для образования обогащенных марганцем черных подтеков требуются тысячи лет. Кислотный дождь и лишайники могут его разрушить, поэтому их не бывает на легкоразрушаемых скалах.