吴旗县今日地貌，系中生代下白垩纪的四川运动地台抬升后形成，随后在其上被覆盖了一层第三纪红层粘土（红胶土）。当时由于缓慢沉降运动，在白豹凹地上，覆盖了一层湖沉积物——湖盆泥灰岩（白土和青土）。早更新世地台抬升，产生了河流溯源侵蚀，将红土剥蚀殆尽。晚更新世堆积了马兰黄土，距今已有二、三百万年。在漫长的地质年代，地质运动、水蚀、风蚀、重力侵蚀，塑造了今日的沟壑纵横交织、梁峁起伏不平、河谷下切、峁盖浑圆、坡面陡峭、涧面残破、陷洞遍坡的黄土梁峁、梁涧、沟谷阶地的地貌。梁峁丘陵居于主导地位。县境内平均海拔在1500米左右，地势北高南低，四周高于中间，向洛河川倾斜。地形支离破碎，川道纵横交错，山峰连绵起伏，县北部有自定边县三唐口东行之白于山作东西延伸横亘县境北部，山势陡峻，千沟万壑，峰峦此起彼伏，把本县大体划为两大地貌类型
一、黄土梁涧区
主要分布在周湾、长城乡，海拔1460～1510米，是由厚黄土披覆的缓梁宽谷。黄土梁下伏古地形，是由中生代砂页岩和上新世红土组成的沟岭地貌。岭部主要为中、上更新统黄土所掩覆，涧地由上更新世和全新世湖相、河相和坡积次生黄土所淤填，涧底残留有早更新世午城黄土，由此黄土下伏古地形，形成的时代较老，梁涧地貌主要是在中更新世黄土堆积之后，经过强烈的剥蚀侵蚀，再演变为河湖小盆地，又为马兰黄土所掩埋，全新世时期末受到强烈切割，因而保留了宽谷缓梁的形态。黄土梁宽缓土厚，多呈凸形坡，坡面有细沟、浅沟发育。在坡面股流转为潜流的下部坡段常有陷穴、小暗洞和梭形河槽，坡脚处局部有加积作用。涧地平展宽阔，横断为V形地形，宽几十米到数百米，长达1000～2000米。涧地分为两级：一级涧地平坦，宽500～1000米，涧地被流水切割，涧面高出河床50～80米，由亚砂土、细粉砂组成；二级涧地呈零星残存，成为梁，谓之破涧，向主河沟方向倾斜，由砂黄土、亚砂土组成，破涧中的耕地面积日益缩小，潜水面下降，不利于农业生产。介于涧地之间的黄土梁走向作东—西或南—北，长达数千公里，宽一般为700～1500米，微向北倾斜，沟谷多为U形或V形，下切50～100米。
二、黄土梁状沟壑区
白于山以南，皆为白于山系和子午岭的延续部分，包括五谷城、薛岔、吴仓堡、王洼子、铁边城、新寨、庙沟、长官庙、城关、吴旗镇、白豹、楼房坪十二个乡镇，约占全县总面积的85%。
由于第四季后新构造运动强烈，经历了多次升降运动，海陆变迁，使白于山以南成为一古老的陆地地块。从地貌上看，基本保留了古地貌的自然特征，山大沟深、千沟万壑、纵横交错、支离破碎。九川（颗颗川、宁塞川、乱石头川、头道川、二道川、三道川、杨青川、白豹川、脚扎川），一河（洛河）36条支流散布于其间，海拔高度1400～1809米，构成了“两沟夹一梁”的地貌特征。黄土梁下伏基岩，由中生代砂页岩和上新世三趾马红土组成。黄土梁具有明显的三向倾斜，即向主沟和两侧支沟缓倾或作阶梯状过渡。在纵向上，黄土梁的基岩骨架倾向主谷，并具有起伏特点，基岩出露很少，但沟谷大部切入基石，其地貌特点是：
1、黄土梁的延伸，排列方向受水文网制约，其宽窄变化与河网密度相联系，河网密度大的地区，梁地变窄，梁坡变大。梁地一般较宽，约100～200米或400～500米，长度多为3—4公里或数十公里。
2、梁顶有3～5度的坡度，亦作斜梁。斜梁坡度向河谷边缘增至15～20度，由于大部辟为农田，植被稀少，现代冲刷很强，面蚀、细沟、切沟均处于加速阶段。
3、沟壑交织，相对切割深度达150～200米，梁地面积与沟壑面积大致相若。
4、洛河及其主要支流的九川发育历史较长，深切曲流，蜿蜒流荡，河谷开阔，具有两级低阶地，地形组合为川台、沟条、沟等。川地主要包括洛河及九川河流两岸的一级阶地，海拔1234～1431米，川长30～50公里，最长128公里（头道川），宽多为50～300米；台地位于二级或三级阶地（本县很少有三级以上阶地）；沟条地即四级以上的支流两侧被剥蚀切割成的块状阶地，地势平坦，土层较厚。除此之外还有湫滩等小地形。
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