Landgoed Hemmen ligt op stroomruggronden van de voormalige ‘Kleine Lek’, een tak van het Rijnstelsel. Waarschijnlijk was in de Romeinse tijd het sedimentatieproces van de Overbetuwe al grotendeels voltooid, waardoor de ontstaande zandruggen als veilige bewoningsplaats dienden. In de omgeving zijn dan ook diverse belangrijke vondsten uit de Romeinse tijd gedaan.
De waterafvoer werd tijdens het Holoceen (11,700 jaar geleden) regelmatiger waardoor er een meanderende rivier met oeverwallen en komgronden ontstond. Bij toename van de afvoer treedt de meanderende rivier buiten de bedding. De stroomsnelheid neemt hierdoor direct af, waardoor het meegevoerde materiaal tot afzetting komt. Aan beide zijden van de bedding ontstaan oeverwallen, die de rivier insluiten. Naarmate de oeverwallen verder worden opgehoogd, bestaan ze uit fijner materiaal. Bij overstroming zal het water op grote afstand van de bedding nog slechts langzaam stromen of stilstaan. In dit gebied (komgrond) bezinkt daardoor alleen het fijnste materiaal (zware klei). Omdat de rivierbedding geleidelijk wordt opgevuld, zal de rivier op een gegeven moment door een oeverwal heen breken, meestal in een buitenbocht. In het nabijgelegen komgebied ontstaat een nieuwe loop waarmee het proces van de vorming van oeverwallen opnieuw begint. Door de talrijke stroomverleggingen gedurende het Holoceen zijn afzettingen met verschillende ouderdom op en naast elkaar komen te liggen.