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黄河是中国第二长河，世界第五长河，是一条十分古老的河流。因流经黄土高原，黄河成为世界上含沙量最多的河流。黄河下游河道迁徙变化的剧烈程度，在世界上是独一无二的。
据地质学家考证，在距今6000万年至240万年这段时间里，在“黄河流域”这一地区，发生了强烈的地质运动。当时还没有黄河，地质运动使该区域的地壳遭到破坏，被切割成若干大小不等的地质块体。这些块体有的抬升，有的下沉。抬升者成为山脉，后来多被风化剥蚀，逐渐夷平而成为高原；下沉者则贮水成湖，如华北、汾渭、河套、银川等沉降盆地陷落成湖。
在随后的90万年里，这一地区发生了两次规模较大的冰川活动，气候寒冷、干旱，大湖逐步萎缩、分割，全区出现若干大型湖盆，以及不计其数的小型湖泊与湿地。这些古湖盆成为当地的地表水汇集区，并发育成各自独立的内陆湖水系。古黄河就是在这些独立的内陆湖盆水系的基础上，逐步演变而成的。
在距今150万年至120万年的这段时间里，这一地区气候转暖，降水充沛。加上中西部高原处于上升阶段，流水下切侵蚀作用加剧。于是，横亘于湖盆间的山地先后被切开。这样，各个封闭的湖盆有了出口，从西到东被串了起来，原始古黄河由此诞生了。
此时的黄河还是一个内陆河，它就像一个巨大的串珠，由峡谷河道串联起众多的湖泊，最东端为浩瀚的三门湖。综上看来，黄河大约在120万年以上。
黄河上中游地区的黄土高原的黄土分布，无论是面积还是厚度，都居世界之冠。它的范围大致是北起阴山，南至秦岭，西抵日月山，东到太行山，横跨青海、宁夏、甘肃、陕西、山西、河南6省，面积64万平方公里。
黄土覆盖厚度一般在100米以下，而以陇东、陕北、晋西黄土层最厚。六盘山以东到吕梁山西侧，黄土厚度在100米至200米之间，最厚在兰州，达300米以上。
黄土高原的形成原因，概括起来有风成、水成及风化残积成土三大类。黄土高原的形成过程，主要是经过风力的搬运和堆积作用后，再经受水流等其他外力作用的改造，形成了大量的不同种类的黄土，逐步堆积成现在的黄土高原。
在黄土高原的西北面是广阔的亚洲内陆，那里有寸草不生的戈壁，有流沙滚滚的腾格里沙漠、乌兰布和沙漠和鄂尔多斯高原的毛乌素沙地等。这些沙石分布的不毛之地，温差较大，大的岩石在热胀冷缩作用下，先是由大块崩解成小块，由小块再变成粉末。长年累月之后，遍地散布着粗细不分的岩石碎屑，这就是黄土高原的物质来源。
强烈的西北气流，将亚洲干旱内陆岩屑物质夹带运移，粗粒的重量大，掉在戈壁东南外围而成沙漠、沙地；细粒的重量小，被夹带落在沙地的东南地区，即形成黄土高原。
黄河成为世界上含沙量最大的河流，其主要原因就是流经黄土高原。黄土高原具有地表破碎、土质疏松、降水集中多暴雨、植被稀少的特点，体现了区域地理环境因素对河流的影响。
由于黄河的洪水挟带大量的泥沙，进入下游平原地区后迅速沉积，主流在漫流区游荡，人们开始筑堤防洪，行洪河道不断淤积抬高，成为高出两岸的“地上河”，在一定条件下就决溢泛滥，改走新道。黄河下游河道迁徙变化的剧烈程度，在世界上是独一无二的。
据有文字记载，黄河曾经多次改道。河道变迁的范围，西起郑州附近，北抵天津，南达江淮，纵横25万平方公里。
周定王五年即公元前602年，至南宋建炎二年，即1128年，在这1700多年间，黄河的迁徙大都在现行河道以北地区，侵袭海河水系，流入渤海。
自1128年至1855年的700多年间，黄河改道摆动都在现行河道以南地区，侵袭淮河水系，流入黄海。在1855年，黄河在河南兰考东坝头决口后，才改走现行河道，夺山东大清河入渤海。
由于黄河下游河道不断变迁改道，以及海侵、海退的变动影响，黄河下游地区的河道长度及流域面积也在不断变化，这是黄河不同于其他河流的突出特点之一。