Teritorija ir izvietojusies Susejas senlejas atzarā, Aknīstes nolaidenumā, Austrumlatvijas zemienes dienvidu galā.
Dabas pieminekli veido izteikta negatīvā reljefa forma – senlejas atzars ar stāvām nogāzēm un izlīdzinātu gultnes daļu, ko aizņem dzirnavu dīķis un purvainas platības. Senlejas nogāzes lejasdaļā un gultnē konstatētas vairāk kā 10 pazemes ūdeņu izplūdes vietas – gan kā avoti, gan avoksnāji ar kūdras kupoliem un terasveida kūdras pacēlumiem. Lielākais no Vecmelderu avotiem atrodas senlejas atzara dienvidu malā, tuvu tā savienojumam ar Susejas senleju, nogāzes lejasdaļā, netālu no dzirnavu dīķa līmeņa. Avota ūdensdeve 23 l/sek., mērīta 2012. gada 2. jūlijā. Avots izplūst no zemūdens alas veida atvēruma un tālāk pa īsu strautu aiztek uz dzirnavu dīķi. Ūdens ir dzidrs, bezkrāsas, strautā izgulsnē oranžas dzelzs savienojumu nogulsnes un saldūdens kaļķi. Pārējie avoti un avoksnāji ir ar mazākiem debitiem. Tie izplūst pārpurvotās vietās, kur ūdensdevi grūti novērtēt. Literatūrā minēti vēl seši mazāki avoti senlejas atzara (‘gravas’) ziemeļu nogāzē.
Senlejas atzara nogāzēs, zem 2 m kvartāra nogulumu segas, konstatēti augšdevona Pļaviņu svītas dolomīti, kas teritorijā kalpo par ūdensnesēju horizontu.
Senleja ar tās atzariem kā iegrauzumiem pamatiežu virsmā veidojusies leduslaikmeta noslēgumā fluviglaciālo straumju erozijas rezultātā - kušanas ūdeņiem zem ledāja meklējot ceļu ledus mēles malas virzienā.
Teritorijā ir daudzveidīgas izplūstošo ūdeņu veidotas formas – avoti, avoksnāji, kūdras kupoli un terases.
