水洞沟地质基础与地貌特征

在大地构造上，水洞沟遗址区所处的地段属鄂尔多斯地台西南缘断皱中段，灵盐台地与银川地堑之间的结合部。20亿年前即形成了古老结晶变质岩组成的基底。20亿年以来，该区一直处于活动状态，先后经历了下陷海相沉积(海浸)、上升成陆(海退)、再度下降沉积(海浸)和块断上升阶段四个大的地质发展阶段，并延续到今天。

新生代时期，在喜马拉雅运动的影响下，山体阶梯状块断上升。新第三纪黄河出现，第四纪以来黄河两岸发育了堆积阶地。

太古代、元古代时期，贺兰山三关口——牛首山——固原深大断裂以东的海相沉积物，在五台、中条等地壳运动期中，形成了强褶皱、深变质的古老结晶基地，鄂尔多斯陆块出现。灵武地区海相地槽生命即告结束，而进入陆相地台演化阶段。此后，牛首山——固原断裂重新活动，原已固结的鄂尔多斯陆块重新分异，其西缘不断下陷，形成南北向的边缘拗陷型海槽，古祁连海槽海水北浸，盖层沉积从此开始。古生代早期，灵武地区经历了海浸到海退的过程，先后沉积了寒武系和奥陶系的碳酸岩建造。中奥陶世末加里东运动时，地台抬升，遭受长期剥蚀。中石炭世时，华力西旋回运动使地壳重新下沉，祁连海水又多次入侵，灵武地区沉积了砂、页岩夹少量的薄煤层建造。晚石炭世时，境内海水进退频繁，气候温暖潮湿，灵武北部的沿海过渡地带，形成了海路交互的含煤岩系。早二叠世晚期，海水全部退出，古气候趋向干旱，成煤作用中止，形成了一系列的河——湖相的杂色碎屑岩建造。晚三叠世中期的印支运动中，古老的鄂尔多斯地台出现了基地断裂，贺兰山——银川拗陷作扇状仰冲隆起，灵武东部地区形成了一系列近南北向的古隆起和古凹陷。经过晚三叠世到早侏罗世的长期风化剥蚀，几乎被夷为微向东北倾斜的低缓丘陵。早白垩世后，贺兰山——银川断褶带趋于成熟，先后形成了干旱气候下的红色建造和洪积粗碎屑岩。新生代时期。喜马拉雅山运动使东北向的贺兰山东麓断层和黄河断层之间的地壳不断下陷，形成了银川地堑。灵武以黄河断裂为界，分成了东西两部分。西部属于地堑东南部的灵武凹陷，在黄河发育过程中，堆积了千米以上的第三、第四系河湖沉积物。东部为鄂尔多斯地台区，在此期间相继形成了河湖相的红色建造河第四纪粘土层及黄土。现今的灵武山川基本形态遂告形成。台地西部一些水草肥美的河湾或湖沼边缘，曾繁衍了旧石器晚期(晚更新世)到新石器(全新世)时期的中华早期文化。

该区海拔1200～1400m，地面呈波状起伏，地势西高东低，相对高度50m左右，遗址区，地势较为平坦，坡度10°以下，地表为第四纪风积洪积冲积物，由于长期侵蚀之故，地面切割严重，水洞沟附近的边沟下切较深。

遗址西南部是海拔1512.2m的马鞍山，其北端出露有奥陶系、白垩系的古老地层。奥陶系为一套灰岩和硅质灰岩，白垩系为砾岩，由石英岩、石英砂岩、燧石、硅质灰岩等砾石组成。横山与水洞沟遗址之间发育有程度不等的阶地，宽几米到数公里，高14～150m不等。遗址东南为平坦的台地，被季节性河沟冲蚀成数条南北向的深沟。遗址北面100m即为东西横亘的明代长城，长城外为毛乌素沙漠的西南边缘。

水洞沟遗址的崖面高15m，面临边沟。边沟是一条长流水沟，发源于遗址东约28km的清水营。流向自东向西，沿途将鄂尔多斯台地南缘冲蚀切割成两壁屹立的深沟。边沟在遗址西约900m处折向北流，穿越长城。

出露的地层主要为不同时期的河湖相和冲积洪积岩，如石灰岩、泥岩、粘土岩、砂岩、砾岩、碎屑岩等。水洞沟附近主要分布灵武组的新生界上更新统水洞沟组沉积物，上部为厚10m-20m的灰黄色粉砂层，具水平层理;中部为黄绿、蓝灰及黑色细纱、粉砂、粘质砂土及碳质条带，厚2～3m;下部是灰色粗砂及砾石层，厚1～2m。通层含新石器及脯乳类动物化石。