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黄淮海平原地貌的基本格局于中新世后已有雏形，现代黄淮海平原地貌于晚更新世中期前后才得以形成，是古地理发展演化的结果，总格局受新构造控制。
黄河在中更新世初期或稍晚形成之后，除了广泛塑造堆积地貌之外，还影响或控制了淮河及海河在晚更新世晚期及全新世中晚期的形成和发展。黄淮海平原堆积地貌的形成和发展是晚新生代晚期以来在区域构造作用控制下主要由流水作用形成的。河流变迁是形成本区地貌结构的主导因素。
黄河冲积扇是黄淮海平原的主体。黄河冲积扇是我国最大的冲积扇平原，西起孟津宁嘴，北沿太行山麓与漳河冲积扇交错，西南沿嵩山山麓与淮河上游冲积扇相接，东临南四湖；东西长约355km，南北宽约410km，总面积为72144km 2 。黄河冲积扇是由不同规模、不同时代的新老冲积扇构成的。根据沉积物的分析，黄河冲积扇大致可以分为以下两类：
（1）古冲积扇。它是指全新世以前埋藏的冲积扇。黄河古冲积扇的顶点在孟津附近，扇顶地带因太行山与伏牛山两大断块上升，河流下切成为阶地（2～3级）。古冲积扇的边缘界线在兰考、杞县、通许、尉氏一带，西界在扶沟、周口、阜阳一带。
（2）近代黄河冲积扇。近代黄河冲积扇的结构比较复杂，它是由不同时期的冲积扇组合而成。黄河冲积扇的形成过程主要是通过河道淤浅快于扇面淤高的差异加积过程完成的，表现在地形上是脊背的形成和脊背地形在扇面上的迁移。各种脊背地形在扇面上的联合，构成了辐射状的分布形式。在冲积扇发育初期，滩槽差呈增加趋势有利于泥沙输送；当河道发育到一定阶段以后，即达到某一临界值时，滩槽差不但不增加反而减小；扇面上的河流发育到中后期，河道两侧形成鬃岗地形，限制了水流的活动空间，此时河流淤积量增加，河流纵比降变小；当河床纵比降达到某一临界值时，水流就要在河道两侧的薄弱环节决口，另辟新道，重复上述过程。
黄河冲积扇在扇面上的发展方式是以滚动式为主，以分流式为辅，表现为亚冲积扇在扇面上以整体迁移，在迁移发展过程中又有分流，泥沙可在冲积扇的其他部位沉积。
黄淮海区域的冲积平原是河道迁徙和洪水泛滥而形成的堆积地貌，其分布面积广，地势向东、东北、东南倾斜。地面海拔由35m向外逐渐降低到5m左右，平均坡降为0.2‰～0.16‰。平原上正负地形相间排列的有序性十分明显。黄淮海平原是在凹陷带上发育起来的平原地貌类型，现在的冲积平原已经经过了长期的发育过程，根据沉积物相变可以推断，早期黄河冲积平原的发育过程比现在简单。由于黄淮海平原在中更新世至晚更新世早期是湖泊洼地众多的区域，在冲积扇发育的同时，扇形的前缘洼地开始堆积。前期冲积平原前缘还受到海积的影响，在沉积剖面上不时地出现冲积、湖积、海积交互。到了晚更新世晚期，随着黄土高原侵蚀产沙的增强，冲积平原加积过程加快，地表的起伏更趋于平缓。
黄淮海平原进入全新世，尤其是中全新世以来，冲积平原进入现代发育过程。由于黄河出山口存在冲积扇，河流可以在冲积扇上改变方向，因而河床在平原上的变化是无序的。
进入早更新世（距今约250万年）后，山地继续上升，遭受强烈剥蚀，山坡后退，平原进一步下降，部分准平原面开始解体，当时的面貌是：古地形像一个向渤海开口的长口袋；燕山、太行山和伏牛山前均显著沉降，展布了连片的粗砾扇形堆积平原，以滹沱河、拒马河冲积扇规模为最大，今黄河出山口扇形堆积范围不大；平原中部广大区域地势低洼汇水，为河湖洼地。
进入中更新世（距今约70万年）后，因山地抬升形成山前台地。早更新世残存的准平原除局部地区外，普遍为新堆积物所覆盖，形成向平原中部倾斜的冲洪积平原，并使当时的江淮丘陵仅见若干残山残丘。大约在中更新世初期或稍后形成黄河，出现了黄河冲积扇，分南、北两翼，北达河北大名，南到河南杞县，东边超过开封，迫使豫鲁苏皖平原上河湖洼地东移、缩小。
进入晚更新世（距今约15万年）以来，平原地貌较前有很大变化。全平原普遍接受沉积，流水作用在平原塑造了各种地貌，平原的低洼部分至此已由黄河堆积物填平。原从苏皖流向西北的河流，逐渐改为流向东南，淮北平原与苏北平原形成一体。当时淮北刚形成晚更新世晚期的堆积面，因地壳轻微抬升，开始遭受剥蚀，晚更新世末期，沿淮河一线低洼处发育的河流切穿了东部苏皖之间的高地，贯通苏北，形成淮河，现代地貌结构及格局至此已经形成。进入全新世之后，其他扇体也呈缩小的趋势，而且因山区抬升，全新世各期冲积、洪冲积扇的扇顶逐步向老扇前缘移动，存在于豫鲁苏皖平原的宽阔河湖洼地，至晚更新世已填平。
晚更新世时期，淮北平原的环境变化比较大。沿淮河断裂带以北的沉积区发生了北西抬升、东南沉降的反向掀斜运动，从而改变了整个淮北地区由东南向西北倾斜的地势，演变为现在由西北向东南倾斜的地势和水系流向。与此同时，古黄河冲积扇向东南推进至界首、亳州、宿州一带，使中更新世淮北地区发育为古黄河冲积扇的组成部分，并在向东南倾斜的古黄河冲积扇与原向西北倾斜的淮阳山前平原的交接地带，沿淮河断裂带发育了近东西向的积水湖沼洼地。
苏北平原位于江苏省的长江北岸与山东省日照市岚山头之间。平原西界为一系列低山丘陵，大体上自岚山头向西延伸，至洪泽、高邮湖泊群后，呈弧形弯曲向南、再向东南延伸至太湖内侧，平原东部濒临南黄海，其形成时代相当于全新世高海面时（6500～5600aBP）。全新世早期，大理晚冰期结束，全球气候回暖，海面上升，苏北平原发生海侵。其时淮河由盱眙流入苏北平原，在淮阴（现名“淮安”）附近分为两支：北支经淮安、涟水、阜宁入海，南支经洪泽湖、射阳湖、盐城、兴化之间入海，南北两支间以建湖凸起分隔为界。全新世海侵以后，海面相对稳定，淮河挟带泥沙堆积于苏北沿海。河口堆积作用十分活跃，河口沙嘴及沿岸沙坝发育较好。进入历史时期，气候转凉偏干，海平面趋于下降，苏北海岸线东迁，古淮河口也随之东移。黄河夺淮对古淮河口东迁、苏北平原的形成有极为深刻的影响。黄河挟带的巨量泥沙经淮河河道在河口海湾堆积，淤积迅速，海岸线东迁加快，古淮河口也完成了从古海湾到冲积平原的海陆演变过程。
在晚更新世末期，由于地壳抬升，海平面下降，河水切穿五河县的浮山峡，流经洪泽湖地区，注入古黄海，于是淮河形成，使淮北平原与苏北平原连成一体。