甘州区图书馆

辖区地质构造复杂，所处大地构造位置重要，是青藏高原向内蒙古高原跌落过渡的分界处，也是地壳重力梯度的分界带。南部和北部地层岩性、地质构造、地壳厚度、成矿条件不同，自然环境差别较大。
  第一节 地层境内地层发育齐全，前古生界至第四系均有分布。地层中普遍储存有丰富的金属和非金属矿产，是经济建设和人民生活的重要资源。
  一、前第四系（一）前长城系龙首山群（Anchln）主要分布在龙首山地区及祁连山主峰一带，形成于20亿年前。是境内最古老地层。在历次构造运动中，经受多次区域变质作用，形成一套深变质岩系。主要有黑云钾长片麻岩、黑云花岗片麻岩、大理岩、白云质大理岩夹斜长角闪片岩、斜长角闪岩。储存有磁铁矿、白云岩矿和大理岩矿。出露厚2100～3700米。
  （二）长城系珠龙关群（Chzh）主要分布在祁连山珠龙关一带，形成于14～20亿年之间，亦是境内较古老的地层。由碳酸盐——火山岩建造、火山岩——复理石建造及含铁复理石建造组成。属单相区域低温动力变质低缘片岩相为主地层。储存有变质型铁矿和白云岩矿，不整合于前长城系野马南山群之上，出露厚1022～6900米以上。
  （三）蓟县系墩子沟群（Jxdn）主要分布在龙首山及祁连山地区，形成于10～14亿年之间。由灰绿色粉砂质千枚岩、硅质灰岩、石英岩、变质砂岩、变质砾岩组成。属滨海——浅海陆塬碎屑岩——富硅镁碳酸盐建造，受区域低温动力变质作用，形成单相的低缘片岩相变质地层。与下伏前长城系龙首山群呈角度不整合接触，与长城系珠龙关群呈平行不整合接触，储存有变质型镜铁矿，地层厚690～1880米。
  （四）震旦系（Z）主要分布在龙首山及祁连山地区，形成于5.9～8亿年之间。由碎屑岩、碳酸盐、火山岩及冰碛砾岩等组成，在区域低温动力变质作用下形成一套浅变质岩系，上部层位储存有磷、锰、铁等矿产。部分地区在后期二长花岗岩侵入的外接触带，常储存有萤石矿。与下伏地层呈角度不整合接触，地层总厚1323～4813米。
  （五）寒武系（■）零星分布在大黄山、龙首山南缘的山丹县及祁连山山区的肃南县境内，形成于5.05～5.9亿年之间。岩性主要为一套灰色、灰绿色砂岩、板岩、千枚岩及中、基性火山喷发岩，夹少量碳酸盐及硅质岩。在区域动力变质作用下形成一套绿色浅变质岩系，中部储存有铁、锰矿和黄铁矿型多金属矿产。与下伏地层呈角度不整合或假整合接触，地层总厚大于4720米。
  （六）奥陶系（O）主要分布在民乐和肃南南部的祁连山和榆木山一带，形成于4.08～5.05亿年之间。下部为绢云硅质千枚岩、绢云千枚岩、夹石英岩、英安凝灰岩、凝灰质砂岩、大理岩；上部为细碧岩、细碧砏岩、变灰绿岩、变安山岩、夹凝灰岩、凝灰质千枚岩、石英角斑岩等，总厚大于7180米。该地层在区域动力变质作用下形成一套灰绿色浅变质岩系，下部细碧角斑岩建造中储存有黄铁矿型铜及多金属矿产，与下伏地层呈连续沉积。
  （七）志留系（S）主要分布在民乐、肃南南部的祁连山山区及榆木山一带，形成于4.08～4.38亿年之间。岩性主要为砂岩、砂质板岩、细砾岩、凝灰岩、千枚岩，属浅海相复理石建造和滨海碎屑岩建造，在区域动力作用下形成一套灰绿色浅变质岩系，总厚度为1000～2000米，与下伏地层呈平行不整合接触。
  （八）泥盆系（D）零星分布在肃南南部祁连山山区及榆木山一带，形成于3.6～4.08亿年之间。下部为巨厚的单一紫红色、暗紫色砾岩、沙砾岩和砂岩，上部为暗紫色细砂岩及粉砂岩。泥盆系为典型的山麓磨拉石相建造，地层总厚一般1100～3570米，与下伏地层呈角度不整合接触。
  （九）石炭系（C）区内石炭系极为发育，广泛分布在肃南、山丹、高台、民乐等地的祁连山山区及河西走廊平原区。形成于2.86～3.6亿年之间，该时期是本区主要成煤期之一。石炭系可分为上、中、下三个统：下石炭统以浅海和滨海相灰岩、泥灰岩为主，夹石英砂岩、炭质页岩和煤层，厚160米左右；中石炭统以海陆交互相粗碎屑岩为主，厚150米左右；上石炭统以海陆交互相和湖滨相的灰绿色、暗紫色、紫红色中粒砂岩，灰黑色薄层粉砂岩，灰白色含砾粗砂岩、石英砂岩、夹炭质页岩和煤层组成，厚160米左右，与下伏地层呈不整合接触。龙首山地区石炭系在区域动力变质作用下形成不同程度的变质岩系。主要有黑云斜长混合岩、黑云斜长片麻岩、绢云千枚岩、变细粒硬砂岩、二云母片岩、绢云母石英片岩、硅质白云岩、大理岩及结晶灰岩，总厚度达5400米左右，与下伏地层呈角度不整合接触。
  （十）二叠系（P）境内二叠系发育齐全，与石炭系往往相伴出露，在山丹、民乐、高台、肃南等地区出露较好。形成于2.48～2.86亿年之间。二叠系下部以陆源灰绿色中细粒砂岩、粗砂岩、沙砾岩和砾岩为主，北部龙首山地区受海底火山喷发影响，夹流纹质熔岩和凝灰岩，厚220米；上部为陆源紫红色粗砂岩、砾岩及含砾粗砂岩，北部龙首山地区夹粉砂岩、细砂岩及流纹质熔岩和凝灰岩，厚383米，与下伏地层呈连续沉积。
  （十一）三叠系（T）主要分布在河西走廊及祁连山前山地带，形成于2.13～2.48亿年之间。三叠系中下部为陆源紫红色、浅灰绿色含砾砂岩夹黄绿色砾岩、粉砂岩及灰黑色砂岩；上部为紫红色砾岩、砂岩夹灰白色、灰黑色粉砂岩及炭质页岩，总厚2180米左右，与下伏二叠系呈假整合接触。
  （十二）侏罗系青土井群（Jzg）零星分布在榆木山、高台北山及祁连山前山地区。侏罗系青土井群形成于1.63～1.88亿年之间，是境内另一成煤期。本区缺失上统和下统。仅有中统青土井群沉积。其岩性为灰白色、浅黄绿色细粒粗砂岩、夹页岩、炭质页岩及煤层。厚130米左右，与下伏地层呈角度不整合接触。
  （十三）白垩系新民堡群（K1xn）主要分布在河西走廊及祁连山山前和龙首山、合黎山、大黄山地区。白垩系在本区缺失上统，仅沉积下统新民堡群，形成于0.9751.44亿年之间。新民堡群下部为灰色、浅红色含砂岩、沙砾岩、砾岩及褐红色泥岩夹黄绿色、灰色、蓝灰色泥岩、页岩、粉砂岩，厚859米；上部为紫红色砾岩及紫灰色、青灰色、灰白色沙砾岩、泥质砂岩夹泥岩、岩质页岩和薄煤层，厚1336米。与下伏地层呈角度不整合接触。地层中储存有石膏和地沥青。
  （十四）新第三系（N）主要分布在河西走廊及山间盆地广大地区，境内缺失老第三系。新第三系形成于248～2460万年之间。上第三系中统白杨河组（N1b）：上部为红色砂岩、橘红色泥岩夹石膏；中部为棕红色砂岩、泥岩夹砂岩和石膏；下部为暗紫红色、棕红色泥岩、砂岩互层。总厚454米，与下伏地层呈角度不整合接触。下第三系上统疏勒河组（N2S）：下部为杂色砂岩、页岩、泥岩、砾岩；中部为棕红色砂岩、粗砂岩、砾岩、泥岩、砂质泥岩；上部为灰黄色砂岩、砾岩夹棕红色泥岩、砂质泥岩。总厚710米左右，与下伏地层呈角度不整合接触。地层中储存有沉积型优质石膏。
  二、第四系（Q）境内第四系分布范围广，覆盖面积大，沉积厚度也大，时代齐全，成因类型多。
  （一）下更新统玉门组（Q1PL-fgL）主要分布在祁连山、龙首山、大黄山山前平原区及丘陵区。玉门组是在距今73～248万年之间沉积的。其岩性为一套洪积和冰水洪积的杂色砾岩、砂砾岩和砂岩。砾石分选性及磨圆度较差，砾石直径粗大，为泥质、钙质等胶结，局部坚硬。厚度变化较大，一般200～300米，最厚可达700米以上，与下伏第三系呈角度不整合接触。
  （二）下更新统坝格楞组（QP1aL-L）主要分布在河西走廊绿洲区下部，地表出露范围较小。坝格楞组成因类型属冲积、湖积。与玉门组为同期异相沉积。其岩性以橘黄色泥岩、砂质泥岩夹中细砂及砂砾石，多为钙质半胶结。地层厚150～300米，与下伏第三系呈不整合接触。
  （三）中更新统下酒泉组（QLP）主要出露在马营河、摆浪河、元山子一带及榆木山、龙首山山前、民乐永固、肃南红湾寺、马蹄寺等地区。下酒泉组是在距今20～73万年之间沉积的，其岩性为洪积的巨厚砂砾卵石，泥质半胶结，较疏松。是境内地下水主要含水层之一。地层厚200～300米，与下伏地层呈不整合接触。
  （四）上更新统上酒泉组（Qp3aL-pL）广泛分布在祁连山、龙首山、大黄山、榆木山山前的大片戈壁地区及山区现代沟谷两岸。上酒泉组是在距今1.2～20万年之间沉积的。为冲积、洪积灰色砾卵石。山前颗粒粗大，向绿洲区逐渐变细，并夹有薄层亚砂土、亚黏土及粉细砂，构成多层结构地层。岩石松散，无胶结，层状水平，是本区主要含水层之一。地层厚30～50米。与下伏地层呈不整合接触。
  （五）全新统（Qh）境内全新统广泛分布，成因类型较多，岩性、岩相复杂，是在距今1.2万年以来形成的。按成因类型划分如下：1.冲积砂土、沙砾卵石（QhaL）分布在黑河及山区沟谷两岸，由水流冲刷、搬运、堆积而成。多呈二元结构，即上部为亚砂土，厚1～3米，是现代耕植层；下部为砂砾卵石，厚10～20米，是浅层潜水的主要含水层，与下伏地层呈嵌入不整合接触。
  2.残坡积层（Qh2L-aL）广泛分布在基岩山区，特别是北部的合黎山地区最为发育。岩性以碎石为主，成分就地取材，因地而异。多为棱角状，直径大小不一，厚0.5～1.0米。h）3.洪积层（QPL主要分布在祁连山、大黄山、龙首山、榆木山山前及山间盆地洪积扇裙地带及暂时性水流的河谷内，由洪水冲刷搬运堆积而成。岩性复杂。主要有亚砂土、亚黏土砂砾石、砂碎石、卵砾石等组成，地层厚3～5米。
  4.湖积层（QhL）零星分布在张掖城区东部和北部乌江、大湾、蓼泉、鸭暖及高台城区北部、黑泉等地的泉水溢出带、湖泊地区。湖积层是在湖水作用下和地下水溢出后大量植物繁衍腐烂堆积而成。岩性为黑色、灰黑色淤泥质亚砂土、亚黏土、淤泥、泥炭等组成，富含大量腐殖质及植物根系，局部形成泥炭和草炭、厚一般2～3米。
  5.风积层（Qhh）主要分布在高台北山、明花滩、鸭暖、平川、蓼泉、西城、朝元寺等地。风积层是在风的吹扬和搬运下沉积松散、流动性很大、对人类工农业生产威胁较大的中细砂。多呈垅岗状沙丘、新月形沙丘、平坦沙地和丛草沙堆分布，高一般5～10米，最高可达30米以上。
  6.化学沉积（Qhch）主要分布在高台盐池及西碱场等地。化学沉积是地下水在强烈蒸发作用下水中化学成分遗积地表而形成的。其岩性主要为食盐、芒硝、钾盐、石膏等。化学沉积物厚一般1～1.5米。最厚可达3米左右，食盐和芒硝是全区第四纪主要矿产之一。
  第二节 岩浆岩境内远古代岩浆活动比较微弱；古生代岩浆活动比较强烈，特别是距今4.88～5.9亿年之间的早古生代时期表现尤为剧烈；中生代以来岩浆活动又趋微弱，区内至今未发现中生代岩浆岩分布。古生代岩浆活动的特点是呈多期次交替发生，并形成众多的金属矿产。
  一、远古代岩浆岩境内远古代侵入岩不发育，但火山岩较发育。火山岩主要分布在龙首山南坡及山丹的麒麟沟一带，其岩性以变质的流纹岩、安山岩、流纹英安岩、流纹英安凝灰岩、安山质凝灰岩和基性及中基性火山岩为主。
  二、早古生代岩浆岩早古生代火山岩主要形成于奥陶纪时期，距今大约4.38～5.05亿年之间，分布在境内南部祁连山地区。大都沿断裂构造带展布，呈间歇性裂隙式海底火山喷发。火山岩一般似层状或透镜状产出，其岩性为一套中基性火山熔岩、火山碎屑岩、中性熔岩和中基性火山凝灰岩。早古生代火山岩形成的矿产较多，主要有铁、锰、铜、铅、锌矿等，分布在肃南县的错沟、九个泉、猪嘴哑吧、百石子、黑峡口、皂矾沟等地。早古生代侵入岩最发育，形成于早古生代晚期，距今大约4.08～4.38亿年之间。主要分布在民乐、山丹的龙首山、大黄山及肃南县的皇城、西牛毛山、九个泉、韭菜沟、丰乐堡、祁青及镜铁山等地。侵入岩以酸性为主，也有中性、基性和超基性。酸性侵入岩主要有花岗岩、二长花岗岩、花岗闪长岩、斜长花岗岩；中性侵入岩主要有正长岩、石英正长岩、石英闪长岩、闪长岩；基性侵入岩主要有辉长岩等。由于侵入岩的接触交代和热液蚀变作用，形成了丰富的矿产，主要有铁、铜、铜镍、钙、金、莹石、石棉矿等，多分布在肃南县境。
  三、晚古生代岩浆岩晚古生代岩浆岩以侵入岩为主，形成于晚古生代中期及晚期，距今大约2.48～3.6亿年之间。主要分布在山丹以北的龙首山地区及高台北部的大青山一带。侵入岩主要有酸性的花岗岩、花岗闪长岩、斜长花岗岩及中性的石英正长岩；侵入岩形成的矿产主要有金矿、莹石矿和放射性矿产。
  第三节 构造境内南北分属两个不同的大地构造单元，北部以前震旦系片岩、片麻岩、白云质大理岩、石英岩为基底的震旦系及其之后沉积地层为盖层的中朝地台阿拉善台块；南部和中部为昆仑——秦岭地槽褶皱系的北祁连褶皱带和走廊过渡带，在屡次构造运动影响下形成一系列地向斜、地背斜及断裂构造和断陷盆地。特别是第四纪以来，新构造运动使祁连山、龙首山、大黄山、榆木山急剧上升，成为年轻的中华式高大险峻山体及山前沉降剧烈的断陷盆地。在区域地质构造格局控制下，南部和北部地层岩性、变质作用和岩浆侵入及矿产分布差异较大，褶皱、断裂和新构造运动特征也不同。
  一、褶皱境内地层经受了前加里东期、加里东期、海西期、印支期、燕山期、喜山期六次主要褶皱构造运动，形成复杂的地向斜、地背斜和短轴背斜、短轴向斜。
  （一）北祁连褶皱带肃南褶皱束位于境内南部，南侧以深断裂与祁连中间隆起带相邻，北侧至祁连山山前深断裂带，由数条地向斜及地背斜组成。这些褶皱构造主要发育在古生界及中新生界中，褶皱轴走向以北西方向为主，两翼不对称，向南东和北西方向延伸，有时被走向为北东——南西方向的断裂构造错断。自南而北主要褶皱有：1.托勒山地背斜分布在托勒山一带，呈北东南西向展布。由前长城系变质岩构成褶皱轴部，两翼倾角为60°～80°。
  2.郊青——分水粱地向斜分布在珠龙关河及黑河上游一带，褶皱轴呈北西南东向展布。由白垩系、侏罗系、石炭系构成地向斜轴部，往往形成负地形，两翼倾角20°～40°。
  3.素珠链峰——柴达诺山地背斜分布在祁连山主峰及其以东地区，由前长城系深变质岩及寒武系浅变质岩构成地背斜轴部，背斜轴走向为南东北西向，其间扭动后呈近东西向，两翼紧密，倾角70°～80°。
  4.青山——白泉门地向斜分布在祁连山北坡，自青山经白泉门向东延伸240公里。由白垩系、三叠系及石炭系构成地向斜轴部。地向斜呈北西南东延伸，两翼不对称，南翼缓，倾角38°左右，北翼陡，倾角70°左右。
  5.鞑子梁——老君山地背斜分布在鞑子梁——呼拉海达坂——老君山一线。由寒武系及志留系组成地背斜轴部，走向为北西南东，断续延伸220公里，两翼较缓，倾角10°～30°。
  （二）走廊过渡带位于境内中部，北侧以龙首山山前深大断裂为界，南抵祁连山山前深断裂。其间发育有一系列短轴背斜和短轴向斜，主要的有：1.榆木山复式背斜 分布在榆木山一带，由紧密相连的两条背斜及一条向斜组成，由奥陶系及志留系组成复背斜主体。褶皱轴走向为北西南东，两翼倾角50°～80°。
  2.牛毛山复式背斜 分布在东牛毛、西牛毛山及白羊沟地区，由5条背斜，4条向斜构成。褶皱轴延伸方向为南东——北西。由奥陶系、志留系构成褶皱主体，两翼不对称，倾角50°～80°。
  3.大黄山复式背斜 分布在大黄山一带，由2条向斜和1条背斜构成，由寒武系变质岩组成复背斜主体。褶皱轴走向为北西——南东，延长11～15公里，两翼开阔、对称，倾角60。70°。
  4.吴宁寨背斜 位于山丹县吴宁寨以西地区，由白垩系砂岩、砂质泥岩构成褶皱主体。背斜轴延伸方向为北西——南东。两翼对称，倾角35°～40°。
  5.平坡向斜 位于山丹县平坡一带，由2条背斜、1条向斜组成。向斜由寒武系、石炭系、二叠系、三叠系组成褶皱主体。褶皱为短轴状，轴部向北西方向延伸。两翼平缓，倾角一般为20°～35°。
  6.新坝——皂矾沟向斜位于榆木山以南至祁连山山前地区，由第四系中更新统、上更新统组成向斜轴部，第四系下更新统及第三系疏勒河组构成向斜两翼。向斜轴走向为北西——南东，两翼基本对称，倾角30°～50°。轴部平缓，向东南方向倾没。
  （三）阿拉善台块位于境内北部的龙首山及合黎山地区。龙首山地区发育有1条复向斜，合黎山地区发育有20余条短轴褶皱。
  1.龙首山复向斜 位于龙首山地区，其南侧以山前深大断裂为界，北面以山前中、新生界凹陷为界，呈南东——北西向延伸。复向斜由下石炭统的变质砂岩、板岩、千枚岩和中上石炭统的结晶灰岩等组成，两翼陡，倾角60°～75°。
  合黎山地区的短轴褶皱发育在前震旦系、震旦系变质岩及白垩系沉积岩中。褶皱轴走向以北西或北北西方向为主，北东走向为数极少，且多集中于七坝泉一带。典型的褶皱主要有以下几条：2.金塔南山背斜 位于双井子北11公里，背斜轴部和两翼均系白垩系砖红色沙砾岩和砂质泥岩。背斜轴走向为北东和北东东方向延伸，呈弧形向北西凸出，两翼倾角10°～25°。
  3.石板墩向斜 位于高台盐池北15公里，由白垩系砂岩、泥质粉砂岩构成。向斜轴近东西方向延伸，两翼倾角20°～30°。
  4.慕少梁向斜 位于慕少梁一带，由白垩系砂岩、粉砂岩组成。向斜呈东西方向延伸，长17公里左右，两翼倾角35°～40°。
  5.金润子山背斜 位于金洞子山一带，背斜由前震旦系石英片岩和片麻岩组成，背斜轴呈北西方向延伸，两翼倾角50°～55°。
  6.七坝泉向斜 位于七坝泉萤石矿一带，由震旦系石英片岩和石英砂岩组成，向斜轴呈北北东——南南西展布，两翼倾角为60°～70°。
  二、断层境内地层在漫长的地质年代里，岩石遭受多次构造变动而受到挤压破碎、扭裂和位移，构造形迹纵横交错而复杂，归纳起来有走向断层和平推断层两类。
  走向断层是在强大的压应力作用下岩石发生断裂而位移，其特点是：以逆断层为主，断层倾角一般大于70。以上；断层延伸较远，长达数10公里或数百公里；后期呈复活性质，断层走向受区域构造应力影响，与区域构造应力垂直呈北西——南东走向；局部受平推断层影响而被扭动，在祁连山地区呈断层束分布，在河西走廊地区呈阶梯状展布，在龙首山和合黎山地区呈分枝派生或聚拢。
  平推断层是在水平推力作用下岩石发生错断而位移。其特点是：断层走向与区域构造线呈斜交，大致成50°～60。夹角，断层断距较小，断层倾向以南西为主，少量呈北东；东盘大都向南东或南西方向位移，并截断走向断层。区内主要断层是：（一）龙首山北侧大断裂位于龙首山北侧，向西延伸入合黎山附近，向东过红崖山北坡后延入腾格里沙漠，出露总长约200公里以上，为龙首山拱断束与潮水盆地的分界线。断裂带形成于加里东时期，活动于中新生界，为高角度逆断层，老地层逆冲于新地层之上，走向近东西，断层面倾向南，倾角75。～80°，近期仍在活动，沿断层有多次地震发生。
  （二）河西走廊北侧深大断裂位于河西走廊北侧、龙首山南侧，西起昌马以西。并与阿尔金山北侧深大断裂相连，沿酒泉盆地北侧和龙首山南侧向东延伸，过河西堡向东延伸被腾格里沙漠覆盖，出露全长约550公里。该断裂带在大地构造上是阿拉善台隆和敦煌地轴与走廊过渡带之间的分界线。断裂带向深部延伸到上地幔，形成于加里东时期，发展于中新生界，活动于第四纪。断层为高角度逆冲断层，常见前震旦系片岩逆冲在第四系砂砾卵石之上。断层走向北西，倾向北东，倾角80。左右，近期仍在活动，沿断裂带有多次地震发生。
  （三）河西走廊南侧深断裂位于河西走廊南侧的祁连山山前，西起玉门以西并与走廊北侧深大断裂相交，沿走廊南侧向东延伸，经乌鞘岭、毛毛山直至六盘山，全长860公里。断裂带形成于加里东时期，以后历次构造运动均有活动，特别是第四纪时期活动更为强烈，使祁连山急剧上升，河西走廊迅速沉降。断裂带走向为北西，倾向南西，老地层逆冲于新地层之上，断层面倾角70°～80°，近期延断裂带及其两侧有多次地震发生。
  （四）北祁连褶皱带肃南褶皱束南侧深断裂位于走廊南山南侧的黑河、大通河河谷谷地，西起昌马以西向东沿托勒山、大坂山北侧，向东延伸至白银市以南，全长700余公里。该断裂带是祁连中间隆起带与北祁连褶皱带肃南褶皱束分界线，对地壳影响较深，向深部可影响至上地幔，形成于远古代末，以后各次构造运动均有不同程度的活动，但以第四纪时期活动最为强烈。
  龙首山及合黎山地区和河西走廊及祁连山地区的次一级断层构造较多，规模不一，但是都在上述四条区域性深断裂控制和影响下发生和发展。历史上发生的较大地震和地震波的传播也受上述四条深断裂制约。
  三、新构造运动境内山区于2460万年前在青藏高原上升影响下开始上升，特别是距今248万年以来的第四纪时期，地层在极为活跃的新构造运动影响下发生不同程度的褶皱、继承性断裂、强烈上升与急剧沉降及地震，形成现今地质地貌格局。
  南部的祁连山山区是新生代以来上升幅度最大地区。上新世末，（距今大约260～248万年之间）印度洋海底扩张加剧，印度板块向北移动，地应力增加，青藏高原在传递压应力过程中动能主要消耗于地层褶皱、山地断块上升和盆地断块沉降。从此，祁连山开始了新的一轮的继承性活动，形成五条走向为北西西的断块上升的高大山体和四条走向为北西西的山间断块沉陷谷地，自南而北分布有托勒南山和托勒谷地、托勒北山和黑河谷地及走廊南山（祁连山）。第四纪时期祁连山上升高度达3000～3500米，形成海拔4000～5000米的崇山峻岭和被水流切割500～1500米的峡谷。山间断块谷地一般沉降500～800米，并堆积巨厚的颗粒粗大的砾卵石。大约在早更新世末期（距今73万年左右），祁连山山区曾遭受一次普遍的大面积的强烈剥蚀，在海拔3000～3200米之间形成诸如张掖平顶山、肃南牛心墩山的夷平面。大约在距今73万年之后祁连山区呈现以震荡式上升为主，形成多达Ⅱ级的堆积台地。大约在距今20万年以来，新构造运动特征呈现以右旋滑动为主，水平位移量大于垂直上升量，同时并伴随有地震发生和河流袭夺。
  中部河西走廊，新生代以来沉降幅度较大，特别是248万年以来的第四纪表现尤为突出。张掖盆地、山丹盆地、马营盆地和红崖子盆地第四纪地层记录到河西走廊各期新构造运动特征。在距今248～94万年之间，河西走廊为急剧沉陷时期，走廊内普遍沉积了厚600余米的玉门砾岩和300米左右的坝格楞组亚砂土、亚黏土夹砂砾石。在距今94～55万年之间的文殊运动影响下，青藏高原向北东方向的压应力增加，河西走廊基底断块复苏，民乐永固以北和大黄山地区隆起，形成低山丘陵，并把山丹盆地、马营盆地与张掖盆地分开，形成独立的水文地质单元。在距今55～20万年之间，张掖盆地和红崖子地区继续沉降，堆积厚度大于300米的下酒泉组砾石层。在距今20万年左右，由于鸣沙山运动的影响，元山子及其以南地区缓慢上升，使第三系疏勒河组泥岩、下更新统玉门砾岩和中更新统下酒泉组砾石层发生褶皱，形成区域性向斜。由于新构造运动强弱的差异，在河西走廊的整体沉降中各地沉降幅度是不同的。民乐——新天、安阳、龙渠一带及红崖子至新坝地区，受祁连山山前深断裂的影响，形成北西南东向的沉降中心，前第四系基底埋藏较深，堆积厚度大于千米的第四系松散的砾卵石。榆木山山前，在近东西向的沉降带中，堆积厚度达500～800米的砂砾卵石。走廊中部地区沉降强度中等，第四系松散堆积物厚度变薄。在东乐、上秦、沙井子、临泽、南华、骆驼城、草沟城一线，第四系厚300～500米。走廊北部沉降幅度最小，平川、蓼泉、高台一带第四系厚100米左右，盐池、双井子一带第四系厚200米左右。
  北部的龙首山和合黎山，是在第四纪（距今248万年）以来不均匀上升运动作用下形成的。龙首山地区，第四纪以来上升高度达1000～2000米，形成陡峻的山坡和东大山、龙头山、独峰顶等险峻的山峰。合黎山一带上升幅度较小，不足500米，形成低缓的大青山、小岵山、卧牛山、慕少梁等低山丘陵和台地。中更新世末期（距今大约20万年左右），合黎山西端的金塔南山断块上升，金塔盆地与张掖——酒泉盆地分开，黑河在正义峡一带切割200～250米，形成长10公里，宽30～50米的峡谷。
  综上所述，第四纪以来境内新构造运动活动强烈，特别是有史以来，较大的破坏性地震一般都沿着走廊南、北边缘断裂破碎带和较大的活动性断层两侧频繁发生。历史上有名的表氏地震、红崖子地震、山丹地震、民乐地震都是新构造运动频繁活动的有力佐证。
  第四节 地质发展史境内地质历史可追溯到20亿年前的长城纪。在漫长的地质历史时期中，地壳运动在各个阶段是不均衡的。地质历史的演化过程比较复杂，生物的演化也呈现由低级向高级的繁衍进化过程。
  一、中晚远古代大约在19.5亿年前，境内处于古老地块边缘活动构造部位，当时是一片汪洋大海，地壳在频繁振荡运动中大幅度沉降，并伴有火山喷溢，形成海相陆源碎屑岩——火山岩建造、陆源碎屑岩——碳酸盐建造及浅海陆棚——次深海碳酸盐——复理石建造、海相火山岩——复理石及碳酸盐——复理石建造，沉积物厚达4900～11300米。漫长的前中远古代发生多次地壳运动，使岩层发生强烈褶皱固结和变质，形成古老基底。该时期生物简单而贫乏。在龙首山地区，仅有少量很低级的穴面球形藻类，是境内一切生物的始祖。中、晚远古代（距今19.5～6.15亿年之间）是一个重要地中阶段和成矿时期，阿拉善运动使祁连海槽规模增大。长城纪早期，祁连海槽沉降较快，接受以复理石碎屑岩和基性火山岩为主的沉积，局部形成铁矿和铜矿。长城纪晚期转为稳定的浅海碳酸盐建造。沉积旋回底部有镜铁山式铁矿富集。该时期生物单调且贫乏。仅见有少量微古植物叠层石。在距今8亿年左右的震旦纪早期，晋宁运动使境内上升，海水退出，成为陆地。当时恶劣的严寒气候，境内第一次出现大陆冰川和海洋冰川。在大量冰块和冰筏剥蚀和搬运下形成大量冰碛物和冰湖沉积。震旦纪晚期气候转暖，冰雪融化，海水入侵，形成陆缘滨海和浅海陆棚，沉积物中含大量磷矿和重晶石。该时期微古植物较繁盛，主要有粗面单穴球形藻和大量叠层石，叠层石是境内植物的始祖。
  二、早古生代（距今约6亿年左右）使中祁连地区隆起和南北两侧的南祁连及北祁连拗陷形成，境内的北祁连海槽在早古生代也发育到鼎盛时期。寒武纪时期海水大规模侵入和中基性火山的喷溢，沉积浅海陆棚碎屑岩夹碳酸岩复理石建造及凝灰岩沉积。海底裂隙式中基性岩浆喷溢，形成与之有关的铜矿和多金属矿产。这个时期生物有了较大进化，三叶虫、腕足类及蠕虫等动物开始出现，并逐渐发展到鼎盛时期。奥陶纪时期北祁连海槽地区发生广泛海侵，海槽基底快速沉降，海底火山的喷溢，形成4000余米厚的浅海类复理石碎屑岩、中基性火山岩、细碧角岩及碳酸盐建造。海底火山沿深陷部位的走向断裂带喷溢，形成与之有关的矿产主要有铜、含铁碧玉岩、铁锰、磷及石灰岩矿。当时海水中浮游生物和三叶虫、笔石、腕足类等生物较多，珊瑚类也较繁盛。志留纪中早期，北祁连海槽继续沉陷，中基性和中酸性火山熔岩沿北祁连南侧的海底走向断裂带喷溢，沉积3000余米的浅海碎屑岩、碳酸盐和火山凝灰岩。当时生物种属单调，除笔石外，偶有三叶虫繁衍。晚志留世末，发生强烈的加里东运动的最后一幕——祁连运动，使祁连山一带地史发生划时代的变化，将巨厚的25900米早古生代及其更早的沉积层形成强烈褶皱和隆起，在强大的压应力作用下形成区域性的压性和压扭性断裂带。同时以酸性岩浆岩为主，伴随大量基性和中性岩浆岩沿着这期构造薄弱地带大规模侵入，区域性的低温动力变质作用形成低级绿色浅变质岩系。这期构造运动使北祁连山南缘的黑河深断裂带北侧出现长达150公里的高压形成的蓝闪石绿片岩带。从此，结束北祁连地槽相沉积，北祁连褶皱隆升成为山地。
  三、晚古生代（距今4.0～2.5亿年之间）境内地质构造运动发育不平衡。南部与北部相比差异较大，南部地区泥盆纪时期上升，普遍遭受强烈剥蚀，在祁连山北缘山前拗陷地带堆积有厚度达3500米雪山群山麓相磨拉石建造及河湖相沉积。这个时期生物有所发展，以腕足类和珊瑚为主，并出现大量鱼类和植物，石炭纪时期古祁连山区海水南北往复，时退时进，形成稳定的海陆交互相沉积。早石炭世早期，曾一度上升形成沉积间断。早石炭世晚期海水广为浸漫，古祁连山全被海水淹没。中石炭世海侵达到最大，与华北海连成一片。晚石炭世为海陆交互相含煤建造。石炭纪时期龙首山地区岩浆活动强烈，海底火山大量喷溢，形成海相类火山岩建造。早石炭世时期气候曾一度寒冷，成为地球史上第二次冰期气候。中石炭世之后，气候逐渐转温暖湿润，生物有了发展。珊瑚和腕足类极为繁盛，高大而茂密的植物为煤的沉积提供丰富物源。二叠纪的地质历史基本上承袭石炭纪时期地史特征。南部古祁连山区仍为平静的海陆交互相沉积，沉积厚度较大的含煤建造。北部龙首山地区，岩浆活动仍然强烈，并有海底火山喷溢。二叠纪末，海西运动最后一幕的北山运动在古祁连山地区表现极为平静，但北部山区则表现强烈褶皱隆起，使龙首山一带石炭系及二叠系发生区域变质，海水从本区退出后再未进入北部境内。
  四、中生代（距今大约在2.5～0.7亿年之间）境内为陆相沉积，也未有岩浆侵入。三叠纪早期气候干燥，为紫红色山陆相及河湖相碎屑岩沉积。三叠纪晚期，气候转温暖湿润，降水较多，湖泊水域面积逐渐扩大，形成山间、山前盆地河湖相沉积。植被发育，高大茂密的乔木和灌木沿河湖及沼泽区分布，形成含煤建造。在温暖适宜气候条件下动物得到大量繁衍，主要有双壳类和肢介类。到早侏罗世气候转向干燥，形成山陆相和河湖相碎屑岩沉积。到中侏罗世及其之后，气候又转温暖湿润，降水较多，河湖水域范围扩大，植物繁茂，形成境内第二次主要成煤期。由于这个时期气候温暖湿润，绿色植被茂密，动物得到发展，特别是恐龙繁衍最快，迅速达到极盛时期。当时，天上飞的，地上走的，水中游的都是恐龙。早白垩世气候又转为热带、亚热带的暖湿——半干旱气候。当时在低洼区形成山麓河湖相红色碎屑岩沉积。主要矿产有石膏、黏土矿、膨润土矿、含铜砂岩、煤、铀及油页岩。动物主要有恐龙、鱼类、叶肢介及介形虫。早白垩世末的燕山运动第四幕使下白垩统及其以前地层发生褶皱，并上升形成山地遭受剥蚀，境内普遍缺失中、上白垩统的堆积。
  五、新生代（距今约7000～248万年之间）第三纪气候呈现炎热干燥和温暖湿润相间发展，形成红色碎屑岩类和化学类沉积。第三纪晚期，气候又转向温暖湿润，在河湖沿岸地区，植被发育，形成绿色的植物世界，为食草类动物提供丰富的食物，犀牛、长鼻类及三趾马动物群得到较快发展。248万年之后，全球进入第四纪冰期和间冰期气候，其特点是干冷和暖湿频繁交替发展，从此也出现人类。
  第五节 第四纪古地理环境第四纪在全球性冰期和间冰期气候影响下，境内气候呈干旱寒冷与温暖湿润交替变化，植被景观呈荒漠与森林草原交替发展，动物群在冰期与间冰期气候影响下也由低级向高级进化繁衍，水域范围在融冰化雪水和降雨量制约下时大时小。
  一、早更新世初期（距今263～222万年之间）第四纪冰期气候来临，祁连山山区第一次出现冰雪覆盖，走廊平原区气候也变寒冷，并逐渐转为干旱少雨。第三纪时期的湖泊迅速萎缩，并由南向北迁移。第三纪时期喜温暖湿热的植物逐渐消失，遗存有少量耐干旱寒冷的松、云杉和蒿、藜。第三纪时期的三趾马动物群忍受不了寒冷的气候和食物的匮乏引起的饥饿而外迁。
  二、早更新世早期（距今222～205万年之间）气候转向温暖湿润。山区冰雪融化，平原区降水增加，湖泊水域范围扩大，喜湿热的阔叶乔木植物增、漆、栎、木樨、桦、榆等有了发展，喜水的草本植物围水泽而分布，全区呈森林草原景观，草原动物鼠兔类开始繁衍。
  三、早更新世中期（距今205～128万年之间）境内气候又转向干旱寒冷。这时祁连山区完全被冰雪覆盖，大气降水较少，气候干旱。境内湖泊消失，喜温热的阔叶植物消亡，耐干旱的麻黄、蒿类也很少见到。在干旱少雨条件下，走廊平原区风沙频起，古沙漠有了雏形。在强大的风力搬运下，沙暴和尘暴频繁发生，我国东部黄土高原地区的黄土也开始沉积，境内呈现一片沙漠、砾漠、荒漠景观。
  四、早更新世晚期（距今约105～128万年之间）气候曾一度转向温暖湿润，祁连山区冰雪融化和降水的增多，河水径流量增加。当时湖泊范围扩大到骆驼城、南华、张掖、临泽等地。湖泊中淡水螺类、瓣鳃类、鱼类和介形虫等较多。境内山区冰川的后退，平原区在适宜的气候条件下植物种属增多，由松、桦、榆、蒿、嶒、藜、石竹、蓼、水龙骨等组成森林草原景观。由于早更新世中期寒冷气候持续时间较长，并且特别寒冷，早更新世晚期虽然较温暖湿润，但哺乳动物仍未得到发展。
  五、早更新世末期和中更新世中早期（距今约105～36万年之间）境内气候极度干旱寒冷，自然环境最恶劣，当时气温降到第四纪时期最低点。祁连山区，在青藏高原大冰盖影响下冰雪分布范围和厚度达到最大。冰川直达河西走廊，前端下移至民乐六坝、张掖大满堡和高台新坝、红崖子等地。由于气候寒冷干旱，降水很少，湖泊干涸，风沙盛行，境内平原区古风积沙分布极广。在风力吹扬作用下沙暴和尘暴频繁发生，为陇东、陇西及兰州地区黄土堆积提供充足物源。在干冷气候条件下，木本植物绝迹，耐干旱的草本植物也寥寥无几。自然环境恶劣，动物生存条件极差，哺乳动物消失。
  六、中更新世中期（距今24～36万年之间）境内气候又转温暖湿润。祁连山地区冰雪大量融化，冰川和雪线后退进山，龟缩在较高山头之上。降雨的增加使黑河及其他河流年径流量大幅度增加。当时高台、临泽、张掖等地为湖水淹没。河湖沿岸水草丰茂，淡水螺类、鱼类、瓣鳃类和介形虫大量繁衍。植被发展较快，喜温暖湿热的木本阔叶植物榛、椴、栎、桦、榆、杉、木樨、山毛嶒等及耐旱的草本植物蒿、藜、麻黄和喜水的莎草、香蒲、水龙骨等组成森林草原景观。气候的适宜，绿色植被的繁茂，大型哺乳动物披毛犀动物群也闯入境内，现行种属牛、马、羊也有了发展。
  七、中更新世晚期和晚更新世早期（距今24～15万年之间）气候又转冷。由于南部青藏高原大冰盖已解体，祁连山区冰川仍龟缩在较高山区，平原区植被受冰期气候影响不发育，但仍有少量耐寒冷的暗针叶植物松、云杉和耐干旱的草本植物蒿、藜、麻黄等。耐寒冷的大型哺乳动物披毛犀动物群及鼠兔类也有一定发展。
  八、晚更新世中期（距今15～6万年之间）气候转温暖湿润，祁连山区和河西走廊平原区降水增加，冰雪大量融化，河水径流量增多，湖泊水域范围扩大，植物生长繁茂。主要有木本阔叶植物桦、柳、杨及耐旱的藜、蒿、麻黄、蔷薇、荨麻、旋花、石竹等，全区呈森林草原景观。大型哺乳动物披毛犀动物群和牛、马、羊等现生种属繁衍较快。
  九、晚更新世晚期（距今6～2.7万年之间）气候又转干冷。这个时期西伯利亚高压气流加强，尘暴和风沙在上旋气流作用下一直影响到东海和长江中下游地区。由于气候干旱，降水量减少，祁连山区降雪量也锐减，积雪厚度不大。平原区沙漠和沙漠化有所加强，当时古沙漠主要分布在张掖盆地北部的野水地、平川、板桥及明花滩和高台。植被不发育，全区呈荒漠草原景观。北方草原动物群的繁衍受到一定抑制。
  十、晚更新世末期（距今2.7～1.2万年之间）气候又转温暖湿润。气温的升高，山区冰雪大量融化，在永固及大黄山以东地区经常有洪水和泥石流发生。降雨量增多，河川径流量增大，在碱滩、张掖、乌江、鸭暖、平川、蓼泉、新华、高台、盐池等地形成大片湖沼，成为“水泽之国”。区内沙漠消失，河湖区大量淡水螺类和鱼类得到发展。分布在湖泊边缘区的大型哺乳动物，如牛、马、羊、猪等繁衍更快。植物种属多而繁茂，高大的乔木如松、桦、杉、柳、杨、榆、桑等分布在平原区和较低山区。草本植物蒿、藜、白刺、旋花、芦苇等生长茂盛，在湖泊沼泽区形成大量泥炭和草炭。全区呈森林草原景观，为以后人类的生存和繁衍提供了适宜的自然环境。
  十一、早全新世早期（距今1.2～1万年之间）气候又转冷，但延续时间不长又转入第四纪最温暖最适宜期。
  十二、早全新世和中全新世时期（距今10000～2000年之间）气候转为第四纪最温暖最湿润时期，自然环境最佳，各类动植物得到发展。特别是人类，由以狩猎为生过渡为农耕，当时祁连山区冰川后退至较高山顶之上，平原区降水增多，河川径流量增大，湖泊范围逐渐扩大。特别是在距今10000～6000年之间，张掖、临泽、高台等地为大片湖沼，野生动物和我们的祖先围水泽而栖息在民乐、山丹、高台红崖子、新坝等地势较高地区。大约在距今4000年之后，由于降水和融冰化雪的逐渐减少和湖沼范围的萎缩，先民又逐渐移向乌江、板桥、平川、蓼泉、高台、骆驼城、许三湾城和草沟井城等地势较低地区。
  大约在距今2000年以来气候逐渐转向干旱少雨，特别是近1000年左右，降水量减少，气候更显干旱，沙漠和沙漠化范围逐渐扩大，湖沼范围缩小，并形成盐湖和盐沼。高台盐池的食盐和芒硝矿就是在干旱气候条件下，湖水和地下水大量蒸发浓缩逐渐形成的化学沉积。
  纵观史实，气候和古地理环境嬗变，对动植物生存繁衍和人类社会经济文化发展影响极大。保护植被，改造自然，维护和发展我们赖以生存的良好生态环境，是自然赋予我们的艰巨而伟大的系统工程。