乌海市是36亿年前鄂尔多斯古大陆的一部分,系古地中海浸区经第三次喜马拉雅山隆起而成。基本地形地貌特征是“三山两谷一条河”。 东部是绵延百里的桌子山,中部为甘德尔山,西部为五虎山,各山体均属贺兰山脉的北端余脉,三山成南北走向平行排列,中间形成两条平坦的谷地。黄河沿甘德尔山西谷流经市区,阻断乌兰布和沙漠进入河套地区。乌海地势东西两边高、中间低。域内陆貌分为四大类:构造侵蚀中低山地占乌海总面积的40%,剥蚀丘陵区占乌海总面积的20%,山前堆积冲洪积扇区占乌海总面积的30%,黄河冲积堆积阶地占乌海总面积的10%。
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