Le lac de Saint-Martial désigne un lac artificiel. Il est niché dans le cratère de maar d’un ancien volcan.

Ce site volcanique se caractérise par une histoire complexe. Il a connu initialement une phase effusive (caractérisée par des coulées des émissions de lave fluide) puis, il émet des projections stromboliennes de petites coulées de basalte avant une phase phréatomagmatique (rencontre de la lave et de l’eau en sous-sol, qui crée une éruption explosive). Il est probable que la coulée émise au début de l’activité du volcan ait fait barrage au cours d’eau, ce qui provoqua un basculement vers la phase phréatomagmatique. La coulée, qui s’est épanchée vers la vallée de l’Escoutay, contient de nombreuses enclaves et xénocristaux (cristaux étrangers à la roche dans lesquels ils se trouvent) à la différence d’autres volcans de la province du Bas-Vivarais.

Des projections stromboliennes rattachées à cette phase effusive, sont également visibles en rive gauche de l’Escoutay, le long de la D215. Elles recouvrent une couche d’alluvions anciennes situées à environs 30 mètres du sol au dessus de cette même route. Ces projections montrent une évolution hydromagmatique et sont recouvertes par des projections phréatomagmatiques. Des lahars (coulées boueuses d’origine volcanique), assez épais par endroits, sont observables en aval de la vallée de l’Escoutay jusqu’à la Chazotte au bord de la D237. Le cratère formé lors de cette phase explosive correspond à peu près à l’emplacement de la dépression plus ou moins circulaire où se trouve aujourd’hui le lac de Saint-Martial.

D’après les écrits de Paul Camus (1927), un exutoire naturel qui vidangea le lac, se format entre 1738 et 1888 (exutoire ouvert vers le Moulinou, un ancien moulin à eau). Peu à peu, le lac fût occupé par un marais. C’est en 1974 avec la construction du barrage situé au-dessus du Moulinou, que la dépression du maar fut remplie par les eaux d’un lac artificiel.

Ce site est dominé au nord-est par le volcan de Lestrat, qui est un dôme phonolitique. Avant la formation artificielle du lac, une petite source d’eau minérale existait en bordure de la dépression.