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地质结构
本县位于内蒙古断块的东南边缘，主要地质构造有桑干河新断陷。其分布与大同盆地东北边缘走向相一致。呈北东—南西向。其西北侧以口泉大断裂为界，南东侧以恒山北侧山前断裂、麻峪口断裂为界，向东延入河北省。裂陷呈北东向延伸，长约 150 千米，宽 20—40 千米，叠加于吕梁—太行断块、燕山断块和内蒙古断块均接壤地带、该新裂陷内主要呈现为两个箕舌相对的“簸箕状”凹陷和一个介于二者的陷隆。
地层
太古界 — 桑干群 （A）主要分布在北部采凉山，东部丰稔山和南部山区。此外，东坪山一带大片出露，在黑山、金山、狼窝山一带冲沟中零星出露，岩性为麻粒岩、黑云斜长片麻岩、花岗片麻岩、角闪片麻岩等，并夹有辉绿岩脉，出露面积约 232 平方千米，厚度不详。
元古界 （Pt）震旦系（乙）主要分布在簸箕窳山、寨子顶山、大王村两侧一带，在瓮城口、麻峪口及东坪山、东坪村北一带，也有零星出露，出露厚度20 米左右，岩性为灰白—粉红色含燧石条带及结晶白云岩，下部夹黄褐色页岩，底部为含砾石英砂岩，厚度约 90 米。
古生界 寒武系 主要分布在大梁草帽山、大神堂山、马头山、殿山一带，南山洼零星出露，覆盖于震旦系高于压组之上，呈平行不整合接触，岩性为一套浅海相碎屑岩—碳酸盐岩建造，分上、中、下三个统，总厚度 300 米。奥陶系分布于马头山、柳峪村东一带，殿山也零星出露，为一套浅海相石灰岩，碳酸盐岩建造，厚度 300 米，与上覆地层呈不整合接触。石炭系地层多遭受构造运动的破坏和风化剥蚀残缺不全。缺失上统中统覆盖于奥陶系中统之上，呈不整合接触，为一套海陆相合含煤地层，厚100 米左右。二叠系分布于东庄、羊圈沟一带，为一套陆相碎屑岩地层，于下伏石炭系地层呈不整合接触。中生界本县侏罗纪地层无表露，仅有白垩纪上统之层。在大同—阳高公路路堑及东坪山一带的冲沟中零星出露。岩性以棕红色、紫红色为主，夹有数层薄层状灰白或灰绿色砂质泥岩及粉沙岩，其间有灰白色或灰绿色斑点或斑块，半固结，厚度10—15 米。新生界经新生界的第三、第四系后，地层在缓坡、河谷、沟底、平川区广泛发育，主要由坡积物、冲洪积物、风积物、动植物化石组成。据东咀村钻孔揭露，褐色淡红色地层多分布在山前倾斜平原区，为一套洪积相为主的亚粘土、亚砂土、砂砾石及碎石互层，厚度 15 米左右。盆地中部为一套冲湖积相为主的灰色、灰黑色及灰绿色黏土、亚粘土及淤泥质亚砂土夹粉砂中细沙层，岩相由上至下，颗粒由细变粗，自成一个完整的沉积韵律旋回，尚属中更新统地层物。在新生界的上更新统地层本县大面积裸露，顶板埋深 52 米，其岩性上部以灰黄、浅黄及黄色的黄土质亚砂土、黏土夹粉细沙、卵石、砾石等。在西坪附近有沉积泥炭层。在县境东部有火山砂、火山灰、火山弹气孔状玄武岩、橄榄玄武岩。本统地层富含钙质结核，颗粒由山前向盆地逐渐变细，岩相变化据周士庄学校南一钻孔表明，地层颗粒从下至上有由细—粗—细—粗的变化规律，总厚度 14—52 米。本统地层所含古生物化石，反映了当时生物群较大的变化，例如球星介、白旋螺、小土蜗、玻璃螺、五类蜗牛、平卷螺等都是较新的种属。这时的脊椎动物出现了鸵鸟、盘羊、披毛犀、中华鼢鼠、似布氏田鼠、野马及羚羊等。当时水草丰茂，充满诗情画意。本统出现过冰期气候。过去的那种生态环境不复存在，代之而来的是冷杉，属植物群和大量的耐旱草木出现。在本统西坪组（Q33X）上部，次生黄土层中常含有鸵鸟蛋化石碎片以及新石器和古陶器片。中部“灰绿层”中常含腹足类及丰富的微体生物化石。厚度 15—20 米，最大可达 50 米左右，组成Ⅱ级阶地冲湖积平原及倾斜平原。
地层岩性
全县地层从老至新有中太古界集宁群和上太古界五台群，上元古界长城系高于庄组，古生界寒武系出露较全，奥陶系出露于寒武系之上，新生界新近系、第四系零星分布于盆地及山间沟谷中。本县地层从老到新分为：
太古界 太古界在县境内包括中太古界的集宁群和上太古界的五台群。
集宁群（Ar1-2j）：主要分布在县境北部采凉山。该群岩性主要由一套经历中深—深度变质作用，普遍遭受不同程度混合岩化的各种含柘榴子石、矽线石、透辉石和紫色辉石的麻粒岩等组成，本县集宁群构造比较简单且层次比较清楚。
五台群（Ar1-2W）本县五台群仅见于县境南部大梁山、石人山一带，主要岩性为斜长片麻岩、变粒岩等。
元古界 长城系（chg）：上元古界长城系缺失中下统，上统仅有高于庄组，零星分布于马头山周围及大王村南部。以厚层、中厚层灰白色硅质白云岩为主，夹黑色燧石条带及肉红色石英岩，致密坚硬。
古生界 本县古生界地层发育有寒武系、奥陶系、石炭系。
寒武系（∈）：分布于县区东南、西南角，马头山周围，以厚层鲕状灰岩，竹叶状灰岩、泥质条带状灰岩为主。
奥陶系（O）：只有下统和中统，而缺失上统。分布于县区东南、西南、马头山一带。以中厚层白云质灰岩为主，夹少许竹叶状灰岩及豹皮灰岩。
石炭系（C）：仅在麻峪口乡的东庄村周围出现，主要岩性为黑色砂质岩夹煤层。其石炭系矿床倘有铝土矿，黏土及铁矿等。
新生界 新近系上新统（N2）：零星分布于东庄村，西坪村，中高庄一带。岩性主要为砾岩和粉质黏土夹粉砂等，砂岩，并含少量钙质结核。
第四系（Q）：广泛分布于盆地及山间沟谷中。厚度 200 余米。下更新统（Q1）：仅在册田水库北岸，桑干河南岸，南石山、陈庄水库两岸出露。由灰、灰绿、灰黄等色亚黏土、亚砂土及砂、卵石层组成。中更新统（Q2）仅在西册田乡东部，金山寺北部零星出露，由粉质黏土夹砂砾石层。厚 20 米左右。上更新统（Q3）区内广泛分布，遍及整个山坡谷地，岩性为灰黄、棕黄色粉土，下部为沙砾石层。厚度20—40 米。全新统（Q4）近代河流冲洪积物，分布于河流I级阶地，河漫滩及河床，以桑干河两岸为多，除I级阶地表层为砂土、粉土外，其余均为砂、沙砾层，厚度 10—20 米。
岩土体工程地质特征
根据岩土体的岩性组合，结构和构造特征结合区域岩土体物理力学指标，本区岩土体类型可划分为以下几种：
块状坚硬变质岩、花岗岩组（Ar ＋βμ1-22）
主要分布于南部六棱山和北部采凉山一带，岩性为麻粒岩、斜长片麻岩、花岗片麻岩、变粒岩等。
岩体呈块状，原生及次生节理不发育，结构多呈闭合型，层间结合力强，具有较强的抗风化能力，耐火性好，岩体稳定，强度高。
厚层中厚层中等较硬白云岩 、 灰岩组 （chg＋∈＋ο）主要分布于北部采凉山和南部六棱山一带岩性以厚层、中厚层硅质白云岩、白云岩、鲕状灰岩、竹叶状灰岩、白云质灰岩为主，长城系岩石致密坚硬，抗风化能力强，岩体较稳定，寒武、奥陶系灰岩层间结合力较低，抗水浸能力差，吸水层易软化，故工程地质性质一般。但因其各自面积较小，故放在一组，为工程地质条件中等岩组。
薄 、 中层状夹软弱层碎屑岩组 （C）仅分布在麻峪口乡东庄村周围，岩性为灰黑色砂质页岩夹煤层，中间含有黏土及铁矿，砂质岩遇水易软化，泥化、体积膨胀，使岩体降低，工程地质条件较差。
砾岩 、 粉质黏土多层土体 （N2）分布于东庄村、西坪村、中高庄一带，岩性为砾岩粉质黏土类粉砂岩、砂岩。结构构致密，岩土工程地质条件中等。
黏土 、 砂砾石 、 粉土多层土体 （Q1 ＋Q2）分布在册田水库北岸，桑干河南岸，陈庄水库两岸，西册田乡东部、金山寺北部，岩性为粉质黏土、沙砾含钙质结核，结构较致密，工程地质条件中等。
黏性土单层土体 （Q3）分布在本县山坡谷地广大地区、岩性以土黄色粉土为主，结构疏松，具有大孔隙，垂直节理发育，具有明显的湿陷性，工程地质条件较差。
砂 、 砂砾石土体 （Q4）分布于河流Ⅰ级阶地，河滩及河床，以桑干河两岸为多，以砂、砂砾石为主，工程地质条件较好。
本县国土总面积为 225.45 万亩（1503 平方千米），其中山区占 13.77％，丘陵占 70.46％，平川占15.77％，是一个以丘陵为主要地貌特征的县。全县耕地面积 58.8 万亩，其中水浇地面积 24 万亩。全县共有林地面积 69 万亩，农田林网控制面积 40 万亩，森林覆盖率为 23.6％。全县土壤以栗钙土为主，pH平均值为 8.4。境内平均海拔 1040 米。
本县位于大同盆地的东北边缘，山川相间，南北高，中间低，由东向西呈波状缓倾，地势的起伏走向，大致呈西东展布，南北排列，北东高于南西，北部平均海拔约1347 米，南部约1108 米，西部约1052米，到东部的阁老山、集仁、大北庄一带为 1208 米。桑干河由西向东贯穿县境东南部，御河由北向南镶嵌在县境西边，在利仁皂村南流汇桑干河中。远观全景广阔平坦，近视地貌沟壑纵横，起伏不平。
根据地貌成因类型，形态特征，本区地貌可划分为以下几类。
构造剥蚀、溶蚀地貌
按岩性可划分为花岗片麻岩低中山区和碳酸盐岩低中山区。
花岗片麻岩低中山区 分布于本县的北部和南部，北部采凉山，海拔 1350—1650 米间。山体主要由花岗岩和花岗片麻岩组成。山峰突起，山脊尖棱，缓坡区多黄土覆盖，山谷较开阔，沟壑纵横密布，陡坡区植被覆盖好、缓坡区植被覆盖较差。
石灰岩低中山区 分布于东南部的大梁山，海拔 1500 米以上地带，麻峪口、吉家庄、西册田等地，海拔 1200—1500 米地带，主要由石灰岩组成。东南部由不同的峰岭、陡缓不均的坡面和深浅不一的沟谷组成。植被覆盖率较高，山势北坡陡峻，南坡较缓，植被稀少，除裸露岩石外，表层均覆盖岩石残坡积和黄土。
剥蚀堆积区
该区由剥蚀堆积作用形成，属丘陵区。
主要分布于聚乐、周士庄、中高庄、西坪、阁老山、瓜园、许堡、册田、徐町、峰峪、吉家庄和麻峪口等乡的部分地区。海拔在 1350 米以上，相对高度200 米之内。
剥蚀堆积片麻岩丘陵区 分布于遇驾山、西坪南梁和周士庄三府坟一带。为下伏桑干群的黑云斜长片麻岩，麻粒岩和浅粒岩的石质丘陵区，上覆马兰黄土，厚度不均。本区侵蚀严重，土层瘠薄，植被稀少。
剥蚀堆积玄武质丘陵 （ 火山锥 ） 区 分布于西坪以东及东北部。包括阁老山、许堡、瓜园、西坪和中高庄的部分地区。此区有大小火山 20 余处，海拔1130—1300 米，黑山最高为 1429 米。此区是在内引力作用下形成的火山锥，多为截头顶，顶部下凹有缺口，俯视成马蹄形，周围坡度由高向低逐渐变小，经长期风化剥蚀，山洪冲刷，地面雨裂较多，呈沟深坡陡的破碎地貌，坡多被放射状沟壑切割。顶部及周围被熔岩流所覆盖，土体上部为风积黄土，下部为玄武岩，土层浅薄，植被极少。
侵蚀堆积地貌
分布于县境平川区和河谷阶地区。
分布于周士庄、聚乐、阁老山、许堡、瓜园、西坪、中高庄、西册田、徐町、峰峪、吉家庄和麻峪口等乡部分地区，介于山地和洪积扇之间的残丘。由于缺少林草覆盖，黄土裸露，加之黄土结构松散，垂直节理发育，抗侵蚀力差，在地表引力作用下，侵蚀性沟谷发育下切强烈，形成了一面临川的残丘景观。此区沟壑密布，沟深可达 50—70 米，局部切割到了基岩。
熔岩地貌 分布于瓜园、许堡公路以南的平缓处，此外远观一马平川，近视高低起伏，有九梁十八洼之称。是原桑干河的二级阶地经下—中更新带老火山喷发覆盖而形成，地表裸岩随处可见，岩体厚度几米至几十米，上覆黄土薄厚不均。小地形可分为以下几类。
熔岩被：地表平坦，土层 1 米左右，下伏玄武岩，形成一个整板。
熔岩垅岗：在靠桑干河的地方，地形隆起，形成一条条垅岗。
垅间洼地：垅岗与垅岗之间形成的低凹地形。
山前倾斜平原 由洪积平原和冲积倾斜平原两部分组成。南北山前，丘陵之下，均属此种类型。海拔在 1000—1200 米之间，坡度在 10°—15°之间。北部山前平原较宽，一般 6—14 千米，冲沟发育，深度 50 米左右，沟口扇裙面积小。南部山前平原狭窄，在 3—6 千米之间，冲沟较多而深，洪积扇裙较大，地貌较破碎。
河流阶地 本县桑干河、御河、坊城河的阶地较为广阔，东至许堡，西至文瀛湖与御河东岸，北至周士庄，南至旧同浑公路以北，长 25—44 千米，宽20—40 千米。可分为以下几类。
一级阶地及河漫滩
分布桑干河与御河沿岸，最宽约一千米，一般呈长条状零星分布。
桑干河、御河二级阶地
分布于党留庄、杜庄、倍加造、周士庄、瓜园、西坪、许堡、峰峪、吉家庄等乡，高出水面 10—20 米。地表组成物上部为黄土状物质。此区土层深厚，土壤肥沃，水源丰富。
大同县土林 土林位于本县杜庄乡，方圆一千米，南北绵延 3 千米，由数百个高几十米至十余米的土柱、土壁组成，是目前华北地区唯一的土林景点。杜庄土林区，处于桑干河高、低两级阶地交接地带陡坡的下方，东西两侧又有御河与坊城河侧蚀，构造运动较为活跃，地表面水流冲刷较强，沟壑纵横，土层风化破碎，有较多盐碱析出。由于具备了这样一个特殊的地质背景，细沟在水、风等作用下，土林在纵深垂直下切同时，还向两侧侵蚀。日复一日，年复一年，形成了千奇百怪、千姿百态的土台、土柱、土崖、土岭。
本县岩浆岩受构造的控制，在上述两构造发育区，伴随有燕山期基性岩到酸性岩脉侵入，方向为北北西向，北西以及北东。另外在金山寺、黑山、双山洼、狼窝山、阁老山、堆积有喜山旋回大同期基性火山岩喷发物，熔岩流及火山碎屑岩层，构成大同火山群，形成了大型的浮石矿床。
中晚中生代 —— 燕山期岩浆岩 燕山期陆相基—酸性火山岩主要分布于浑源县—大同县—灵丘一带，该县也有零星分布，其主要岩类包括熔岩，安山质熔岩及流纹质熔岩。岩石类型包括有玄武岩、安山岩、玄武安山岩，英安岩，流纹岩，珍珠岩，松脂岩及黑耀岩等。主要岩类有玄武岩，黑耀岩，火山碎屑等。火山碎屑岩种类多，分布广，类型可分为两大类：熔结火山碎屑岩及压结火山岩。
新生代 —— 喜山期岩浆岩 新生代喜山期岩浆岩包括喷出岩和侵入岩两种类型，主要岩浆岩为玄武岩，似金伯利岩（橄辉云辉岩）等。
喜山期火山岩主要为近期玄武岩，分布于本县的东部和东北部等地，在岩石类型上，近期玄武岩主要为橄榄岩类，普遍具有气孔状构造，呈显微斑状结构。基质以间粒结构为主，其次有间隙结构、辉绿结构等。
喜山期似金伯利岩群主要分布于大同县与阳高县交界处的采凉山南麓与东麓地带。似金伯利岩产状呈脉状，岩脉主要受北东向雁行或断裂控制成群出现，构成北东—南西向脉岩带。采凉山似金伯利岩群分为边缘相（细斑状橄辉云煌岩）和中心相（中粗斑状橄辉云煌岩）。岩体岩性单一，岩石为灰绿、深灰色，呈斑状，显微斑状结构，块状构造。主要矿物成分：斑晶为橄榄石假象，基质为镁黑云母、透辉石，副矿物有磁铁矿，钛铁矿，黄铜矿，磷灰石等。
北部采凉山系
采凉山属阴山支脉，由内蒙古丰镇红梁山伸入县境，东与阳高之云门山相连，横亘数百里。此山历名石会、纥真、纥干，后称采凉，许因六月山头见雪之故。
采凉山余支 牛皮岭、遇驾山、老帅岭、马铺山，属于本县片麻底山区。
牛皮岭 在聚乐乡境内，海拔 500 米。据《唐书·地理志》和《金史·地理志》均载：牛皮岭下有牛皮关。明代为大同入京必由之路。
遇驾山 在周士庄镇东南 3 千米处。清道光十年编《大同县志》载为聚稼山。光绪二十六年（1900）庚子之变，八国联军侵入北京，西太后与光绪帝逃往西安，路经此山，改为遇驾山，海拔1290 米。
老帅岭 在西坪村西，清代提督李希仅（本县人）墓在岭上，故名。
马铺山 在周士庄镇三府坟、三条涧村边，东北与采凉山相连。蜿蜒 35 里，海拔 1300 米，古名为白登山，即汉高祖刘邦被匈奴围困之处。至今留有白登台，历代文人骚客以此吟诗怀古。
南部六棱山系
六棱山属恒山支脉。始于龙首（一名边跃），单面东经大同县、阳高县伸入河北。
按其东西山势形态主要有以下几个。
落鹰山 在吉家庄乡中嘴村西，海拔 1648 米。
马头山 在吉家庄瓮城口村西，由于双峰并峙，犹若马耳，又名耳山。海拔 1866 米。
团崖山 在瓮城口村东，巅顶团圆，岩崖峭立，中有洞，相传为唐末农民军驻扎之地。
山尖峰 在团崖山东，孤峰挺拔，直上青云。
殿山 在尖峰山东，米家窑南，重嶂叠翠，有桂殿兰宫之势，为本县旧志八景之一，海拔 1838米。每当云雾遮顶，即为降雨之兆，附近村民借以占候。
斧刃山 在殿山东，其顶如刀削，其山由如斧砍，故名斧刃山。
桦山 在斧刃山东，清朝时树木葱茏，桦林茂密，现已成为次生林。
芥黄岭 在峰峪乡东大峪、西大峪之间。
万家山 在后子口村南，近年峰峪乡人民在万家山开山凿石，引后子口峪山洪以利灌溉。
凤台山 在万家山东，相传有凤凰落于此，故名凤台山。
风云山 在峰峪乡东浮头村南，风劲重岗，云饶别岫。
丈夫山 在小王峪东，端严秀耸，高出群山。
大梁山 在许堡乡大王窑村南，主峰草帽山，峰状草帽形，海拔 2010 米，登上草帽山，阳高、大同、浑源、应县四县在望。
簸箕山 在大王村南，海拔 1950 米。
东部火山群
在东部聚乐、西坪、瓜园、许堡等乡 400 平方千米的区域内，散落着一座座拔地而起的圆形小丘，这就是驰名中外的大同火山群。这些火山锥沿着北东—南西、北西—南东和近东西向排列，长约 40千米。
本县境内的火山锥有如下几个。
金山 位于艾家洼村西，海拔 1367 米。
黑山 位于阁老山村北，艾家洼村东，海拔1429 米。
狼窝山 位于黄家洼村东，海拔 1329 米。
牌楼山 位于下高庄村东，贺店村北，海拔1200 米。
栲栳山 位于阁老山村南，海拔 1264 米。
昊天寺山 位于水头村北，海拔 1151 米。
马蹄山 位于东坪村北，海拔 1233 米。
窑头疙瘩 位于肖家窑子头村西北，海拔 1131米。还有孤山峰、大菜疙瘩，分别在养老洼村东和村南，海拔 1100 米。
火山锥的喷出物千姿百态，自火山口由近而远依次可见到：火山渣、火山块、浮石、火山砾、火山弹、火山豆、火山砂和火山灰。这是火山喷射出的物质依其重量，轻远扬、重近抛的见证。睹此，可联想到当时火山喷发的壮观景象。
20 世纪 30 年代前后，中外地质工作者对大同火山群进行过多次勘察考证：
1929 年（民国 18 年）夏，德日进和杨钟键先生在山西考察，针对大同火山群，杨在《西北剖面》一书中指出：“这一带火山时代为第三纪末期或第四纪初期。”
其后，巴尔博、卡美年两先生对大同火山群调查后认为：大同火山喷发在三门淡水沉积层形成之后的马兰黄土堆积之前的侵蚀时期。
1932 年（民国 21 年）9 月间，尹赞勋教授研究后又指出：大同火山活动开始在三门期（黑山），活动在黄土期前期，并在黄土期中期告终（昊天山）。
1936 年（民国 25 年），杨杰先生研究大同火山时认为：“其爆发期，确在三门期之末，黄土期之初。”
苏联岩石学家B.N.列别金斯基 1956 年勘察大同火山群后，其所著《大同火山群》一书中有：“火山时代可更精确地定为有史时期，”“在公元五世纪时大同火山仍有活动，”“大同火山，也许不是死火山而是休眠火山”。
1974 年，《地理知识》第二期刊载《我国的火山》一文，引用了列别金斯基《大同火山群》的资料。在本县干部群众中出现轩然大波，认为把县址建在休眠火山之下不妥，纷纷向上级反映，要求迁址。
1975 年冬，尹赞勋教授不顾年老体弱，冒着塞外凛冽的寒风，再次来到大同火山群区实地勘查。同来的有雁北地区文化局苏士清、《文物》编辑部乔人、中国科学院地质研究所丁梦林和谢翠华、山西省地质局 217 地质队杨志庚等。经勘察、考证，确认大同火山活动在十多万年以前的旧石器时代，它属于死火山类型。其据有四：1.列别金斯基言“在公元五世纪时大同火山仍有活动”，是依据北魏郦道元所著《水经注》中一段记载：“黄水又东注武州川（《汉书·地理志》‘州’、‘周’二字通用），又东历故亭北、右合火山西溪水。水导源头火山西北流，山上有火井，南北六、七十步，广减尺许，源源不见底，炎势上升常若微雷发响，以草爨之，则烟腾火发。”据史料及实地勘查：武州川，即今大同市郊区十里河；西溪水，即今大同市矿区马脊梁沟水。火井炎势上升，乃系煤层自燃。列别金斯基误以武州川为桑干河，西溪水为今大同县水头村泉水，因而把今大同市矿区的煤层自燃当作今大同县境内的火山在北魏时仍有活动，张冠李戴。2.1974 年 8 月，许堡公社肖家窑子头村村民从窑子头疙塔（火山锥）东坡一条冲沟的西崖古墓中发现陶罐一件，陶壶三件，经地区文化局和文物工作站鉴定为汉代文物。又经现场勘查，这一古墓属于早已认定的汉墓群范围。最令人注目的是有四座汉墓位于火山锥东坡脚下。在距古墓约 20 米的冲沟崖壁上清楚地看到古墓所在的地层与覆盖在火山锥上的地层相当，其下是厚达 10 米左右的类似“泥河湾层”的河湖相沉积，火山熔岩在其下部，喷发物则夹在其间。在离汉墓群约一千米的东水地村西还有一处古城遗址，这已从《汉书·地理志》记载和中央、省文物考古工作者多次考证，为汉代平邑县城。根据火山锥东坡的汉墓群和附近的汉城建筑，可以断定：在汉代大同火山已停止活动多时了。3.在昊天寺火山锥南坡的黄褐色土层中曾发现过新石器时代遗址，其分布：东西长约 2000 米，南北宽约 500 米，出土物有夹砂绳纹灰陶残片和磨光石斧以及装饰吕石璜等，这一遗址所在地层之下为约厚 4 米湖滨相的沉积，基中含大量平卷螺和椎实螺化石，再往下才是火山熔岩。显然，这里火山活动早于新石器时代。4.1974年，在离火山群不远的阳高县许家窑村发现一处旧石器时代遗址。遗址中有数以万计的石器和骨、角器；还有披毛犀、大角鹿、原始牛、普氏原羚、布氏田鼠以及野马、盘羊、天鹅、鸵鸟等 25 种脊椎动物的骨化石。这个遗址的时代，从地层、石器、哺乳动物的性质上判断，应为旧石器地代早期阶段。据此确定大同火山活动在旧石器时代以前。1976 年中国科学院地质研究所裴静娴对大同火山区的火山岩作为三例热发光年代测定，实验数据表明：大同火山群的活动时代，在距今 148000 ± 7000 年（黑山）至340000 ± 21000 年前。