青海省的地貌在中生代（距今约2.5亿年～距今约6500万年，也就是恐龙称霸世界的的那个时代，已具有了雏形。但现代地貌主要是在新生代（约6500万年前至今），特别是第四纪（下限年代多采用距今258万年 ，第四纪期间生物界已进化到现代面貌）以来，经过多次构造运动，青海高原间歇式上升，由内外力共同作用而逐步形成。
(一)早第三纪（距今6500万年~距今2330万年，被子植物极度繁盛，石油﹑煤﹑油页岩﹑含铜砂岩和各种盐类主要在这一时段形成）原始高原面的形成。早第三纪青海省的地壳运动相对平静，北部和南部以缓慢上升为主，中部以下降为主。早第三纪地层主要发育在中部的柴达木拗陷盆地，西宁、化隆山间断陷盆地。由于长期的侵蚀夷平作用，至早第三纪后期，形成一个垮流域统一的近似准平原的原始地面——第一级夷平面。这个夷平面受后期的构造抬升，目前分布于各大山地的上部，总体自西向东微微倾斜，海拔一般4500—5000米，西部较完整，东部较破碎。根据青南高原渐新统的孢粉组合可以与陕西渭河盆地百鹿塬组上段对比，说明现在的青南高原与那时的黄土高原无大差别，地势较低。
(二)晚第三纪(距今2330万年~距今164万年，是重要的山脉形成期，形成的最主要的矿产是石油和天然气，植物界已基本上由现生属组成，并有大量现生种；地质考察中国下中新统目前仅发现于青海西宁、甘肃 兰州、河西走廊、新疆 准噶尔盆地等处，主要为河湖相碎屑沉积)夷平面的形成发生于浙新世末期的构造运动，使中新统与下伏地层多呈角度不整合接触使柴达木、西宁等盆地，在早第三纪沉降的基础上，于晚第三纪同步进入全面沉降，形成沉降幅度很大的大、中型内陆盆地使早第三纪已形成的第一级夷平原(地面)抬升，并在抬升的过程中发生分异，局部相对下降。共和盆地、昆仑山南缘拗陷、可可西里拗陷、盆地开始形成。新第三纪在继承性和新生的拗陷、断陷盆地中，发育了巨厚(几百至上千米)的内陆湖相上第三系。上第三系下部较粗，以暗红色砂砾岩为主上部较细，以灰、灰绿至黄褐色砂岩、粉砂岩为主。这表明渐新世末期构造运动发生之后的晚第三纪中后期，运动又转入相对平静时期，在较长时间构造相对稳定的条件，外力作用使高处地面第一级夷平面遭受强烈的剥蚀，其物质充填于相应的盆地或谷地中，至晚第三纪后期青海广大地区再度被夷平，形成了第二级夷平面。该夷平面目前分布的高度，二般为海拔4000—4500米。根据研究、上新世青南高原海拔约为1000米国。具有亚热带山地森林或森林草
原景观。随后气候渐变干凉，柴达木盆地湖泊中出现第一次成盐期。(三)第四纪（下限年代多采用距今258万年 。第四纪期间生物界已进化到现代面貌。灵长目中完成了从猿到人的进化）强烈隆升发生于第三纪末至第四纪初的喜马拉雅运动第三幕，对青海现代地貌的形成起了特别重大的作用。第一，使早更新统与下伏地层普遍为角度不整合接触。其次，使整个高原开始整体性大幅度抬升。第三，使古老褶皱山系复活，发生强烈断块隆升。阿尔金山、祁连山、东昆仑山、阿尼玛卿山、巴颜喀拉山、可可西里山和唐古拉山脉等开始复活上升,在各大山系山前及山间发生强烈推覆、逆掩，形成拉鸡山南、北，阿尔金山两侧、柴达木南、北缘等十分壮观的推覆体和辗掩构造。产生青海湖、花海子等新的断陷盆地。柴达木、共和盆地等继续大幅度下降，接受第四纪沉积。
早更新世祁连山、东昆仑山两侧形成巨厚(1000-2000 米)的山麓砾岩。而青南高原内部沉积物较薄、较细。如昆仑山口的羌塘组厚100-600米，以粉砂岩、泥岩为主沱沱河盆地早更新世为以泥岩为主的湖相沉积，厚23o米。这说明早更新世期间，高原边缘山地(包括柴达木边缘)发生强烈快速断块上升，而包括唐古拉山在内的青南高原内部则以大面积、大幅度的拱曲隆起为主。
早更新世柴达木盆地的拗陷面积较新第三纪扩大，湖泊成盐作用中止。下更新统底部出现厚度不等(几米至数百米)的灰色砾岩堆积，砾岩中心薄、边缘厚，是周边山脉快速上升的产物。共和盆地沉积了厚达数百米的河湖相堆积(共和组)。这时日月山以东，西宁、化隆盆地中的内陆古湖，由于地壳上升，河流朔源侵蚀，湖水下泄。河流贯通、阶地发育，在河流阶地上接受最早的黄土——早更新世黄土。黄土开始推积的时间为距今120万年。青海湖水通过倒淌河、湟水与黄河相连为外流湖，一直延续到中更新世后期。
随着第四纪以来全球变冷，青海气温也迅速下降。根据下更新统孢粉组特征，昆仑山口早更新世为高山针叶林，沱沱河为针阔混交林、早更新世青南高原海拔大致在2000米左右。
发生于早更新世末期的构造运动，对青海也有一定影响。一是使高原再次上升，至中更新世青南高原面已达海拔3000米，个别山地至可达4000米左右。二是促使在高原面上发育了第四纪期间规模最大的冰川活动。中更新世冰期，冰川在高原许多地区都有发育，特别是各大山脉主峰周围均有大面积的冰分布，其中唐古拉山口半覆盖冰帽约2000平方公里，布曲河谷的冰积物长达80公里，厚度超过200米。中更新世柴达木、共和、青海湖盆地等继续下降，堆积河湖相沉积物。在中更新世气候既有冷暖波动。又有继续向干冷方向发展的趋势。在千冷气候下青海东部(日月山以东)中更新世黄土继续推积，，并且面积扩大。
中更新世末、晚更新世初开始的强烈构造运动一直延续至今。这次构造运动，一是使高原的上升速度进一步加快。二是造成中更新世许多冰碛物被断层断开。三是进入晚更新世喜马拉雅山终于因隆升过高，而成为印度洋季风难于逾越的障碍，而使高原内部强烈变干，故而使晚更世高原内部冰川规模反而相对缩小，冰缘地貌则广泛发育起来。柴达木盆地湖水面积缩小，开始了第二个成盐时期。同时使柴达木、共和、青海湖盆地周围发育大面积的风沙推积。在日月山以东的河流阶地上，晚更新世黄土面积更加扩大，颗粒变粗。四是使日月山进一步隆起，到晚更新世倒淌河西流，青海湖成为内陆湖。由于高原上升加快，河流朔源侵蚀加强，水流进一步切开李家峡、龙羊峡，使共和盆地的湖水外泄，黄河干流再次快速西进。到晚更新世后期，青海省的地貌格局与现在相比已十分接近，即青海高原的高度由中更新世的3000米左右，达到目前4500米一5000 米的高度，这1500—2000米的隆升量主要是在晚更新世中完成的。
全新世即现代间冰期(冰后期)至今只延续了1万年。这1万年中，气侯亦有波动。中期(气候最宜期)普遍相对温暖湿润，故而全新世黄土为黑垆土(古土壤)。共和盆地的一些古沙丘被植物固定或半固定(干冷时又形成活动沙丘)。但是，全新世没有改变晚更新世以来干旱化的总趋势，故而进入全新世以来冰川虽有进、退变化，但总的是普遍退缩，青海湖水位下降，柴达木盆地的盐湖日趋萎缩。
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