Se reconoce un paleokarst intra-vallesiano (Mioceno Superior) desarrollado en la parte superior de la Unidad Miocena Intermedia en la cuenca intracratónica continental de Madrid. Este paleokarst es un karst temprano, de forma tabular y poco profundo, que muestra un marcado control por el patrón de facies de deposición y las litologías. Al integrar datos morfológicos, petrológicos y geoquímicos, se establecieron tres zonas hidrogeológicas a lo largo de los perfiles paleokarsticos: (i) una zona paleo-vadosa, caracterizada por cuevas verticalmente alargadas y cementación vadosa; (ii) una zona paleo-epifreatica de 3-7 m de espesor (franja del nivel freático paleo), con desarrollo de cuerpos de brecha estratiformes, la superposición de características vadosas y freáticas, y los contenidos más bajos de Fe y Mn en los carbonatos de la roca huésped; y (iii) una zona paleo-freatica caracterizada por un aumento en los valores de C y la predominancia de la cementación freática. La reconstrucción paleogeográfica del paleokarst intra-vallesiano utilizando perfiles reveló altos topográficos relativos al norte y bajos topográficos al sur, dibujando el paisaje paleokarstico. Inmediatamente sobre la superficie paleokarstica se encuentran facies fluvio-lacustres pertenecientes a la Unidad Superior del Mioceno (desde el Vallesiano Tardío hasta el Turoliano Tardío). Sus depósitos más bajos consisten en facies terrígenas fluviales depositadas por corrientes fluviales aproximadamente de N a S, y pasan hacia arriba a limestones de agua dulce fluvio-lacustres. Esta superficie paleokarstica representa un cambio importante en la evolución de los patrones sedimentarios de la cuenca, de condiciones endorreicas a exorreicas, como resultado de un cambio de condiciones compresivas a extensivas en el régimen tectónico.