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地质工作者用一种古生物法，把漫长的地质变化时期分为前古生代、古生代、中生代、新生代等几个时间上差别甚为巨大的阶段。其中，前古生代是最初形成地壳和生物环境的时代，约占地球年龄的5/6。现代三峡地区的地貌形成，主要依赖于中生代后期两次重要的造山运动。首先是距今1.5亿年时发生在我国南方的“印支运动”，它使四川、青海、甘肃等海槽全部上升为陆地，彼时，原鄂西仍浸泡于海水之中，并同时露出海面，使三峡地区全部形成陆地；接着是约7000万年前的“燕山运动”，三峡地区地貌的基本骨架—川东褶皱带、盆地中山地，以及鄂西山地基本形成。在此之前，三峡地区有着几十亿年浸没在海水中的历史。
长江干流地形剖面图示意图
到了2000万年前的“喜马拉雅”运动，又发生了造成中国大陆西高东低的地形变化，青藏高原水系数亿立方米水量汇聚四川盆地，一齐向盆地东缘唯一缺口—川鄂山地低凹带冲去，形成长江干流。经2000万年不停地冲刷，江水侵蚀着以海相沉积为主的三峡地区地表。当它流经泥岩、页岩和砂岩露出地段时，由于岩性松软，那些地段便形成宽敞的向斜河谷，如川东河谷、大宁河谷、香溪河谷等。而当它流经以石灰岩为主的背斜山地时，则因岩性坚硬、抗蚀力强，江水只好在发育较弱的垂直裂缝向下侵蚀，致使两岸谷坡岩层失去支撑而崩塌，从而形成幽深险峻、峭壁临江的三峡大峡谷。原始长江以其无与伦比的伟大自然力，经漫长岁月的雕琢修饰，终于在川鄂山地间神工鬼斧般地造就了一个中外驰名的奇峡—长江三峡。