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贵德盆地是黄河上游所流串的重要新生代断陷盆地之一，早第三纪开始呈现堆积洼地形态；晚第三纪是其发育的鼎盛时期，其内的水体与共和、兴海、青海湖和西宁等盆地的水体相连，构成一浩瀚的“青东古湖”，堆积了上千米厚的含三趾马（Hipparionsp）等动物化石的贵德群。早、中更新世，盆地有所收缩，但仍为河湖环境。大约14×104年前开始的构造运动使盆地抬升，黄河在这里出现，自那以来黄河累计下切了900－1000m。