根據研究，構成太行山大峽谷最古老的巖石年齡可以追溯至距今 25 億年以前的太古界，這是一種佔老的花崗片麻巖，在青龍峽谷底底部可以略窺一斑。花崗片麻巖之上為距今 12 億年前中元古時期沉積於濱海地帶的紫紅色的石英砂巖，砂巖層面上種類繁多的波痕和泥裂構造就是當時地質環境的寫照。
丹壁同兩側重重疊疊的巖層，形成於距今 5 億至 4 億多年的寒武 奧陶紀，當時這裏是典型的陸表海環境。那是一種現已消失的古海洋類型，温暖的海水淺而動盪，十分有利於生物生長和碳酸鹽沉積，因此在這些地層中可以發現古生物三葉蟲化石。
在形成上述巖層之後，區內又歷經了多期次的大地構造運動，在這些巖層中產生了多組宏大而垂直的構造節理（巖石中沒有位移的裂隙），成為大峽谷形成與演化的導控因素。
距今 2500 萬年的新近紀以來，區內地殼迅速抬升。巖層重直節理處在風吹、日曬、雨淋以及山澗洪水浸蝕下，形成破碎帶。破碎帶進一步分化，形成峽谷。距今 15 萬年的晚更新世以來，區內升降運動明顯增強，山頂受季節性暴雨沖刷形成峯叢，山澗洪水沿着這裏多組方向節理、裂隙迅速下切，形成峯迴路轉、蜿蜒曲折的嶂谷景觀。在八泉峽、五指峽、紅豆峽的谷底與側壁上佈滿的沖刷槽和水蝕旋潭，都是峽谷形成過程中山澗洪水強烈沖蝕和渦流側蝕作用的結果。
距今 1 萬年以來的全新世，區內轉為乾旱少雨環境，大峽谷中水量明顯減少，沖刷作用減弱，新生嶂谷的形成減緩。 目前，嶂谷的形成進入衰退階段。
根據研究，構成太行山大峽谷最古老的巖石年齡可以追溯至距今25億年以前的太古界，這是一種佔老的花崗片麻巖，在青龍峽谷底底部可以略窺一斑。花崗片麻巖之上為距今12億年前中元古時期沉積於濱海地帶的紫紅色的石英砂巖，砂巖層面上種類繁多的波痕和泥裂構造就是當時地質環境的寫照。丹壁同兩側重重疊疊的巖層，形成於距今5億至4億多年的寒武奧陶紀，當時這裏是典型的陸表海環境。那是一種現已消失的古海洋類型，温暖的海水淺而動盪，十分有利於生物生長和碳酸鹽沉積，因此在這些地層中可以發現古生物三葉蟲化石。在形成上述巖層之後，區內又歷經了多期次的大地構造運動，在這些巖層中產生了多組宏大而垂直的構造節理（巖石中沒有位移的裂隙），成為大峽谷形成與演化的導控因素。距今2500萬年的新近紀以來，區內地殼迅速抬升。巖層重直節理處在風吹、日曬、雨淋以及山澗洪水浸蝕下，形成破碎帶。破碎帶進一步分化，形成峽谷。距今15萬年的晚更新世以來，區內升降運動明顯增強，山頂受季節性暴雨沖刷形成峯叢，山澗洪水沿着這裏多組方向節理、裂隙迅速下切，形成峯迴路轉、蜿蜒曲折的嶂谷景觀。在八泉峽、五指峽、紅豆峽的谷底與側壁上佈滿的沖刷槽和水蝕旋潭，都是峽谷形成過程中山澗洪水強烈沖蝕和渦流側蝕作用的結果。距今1萬年以來的全新世，區內轉為乾旱少雨環境，大峽谷中水量明顯減少，沖刷作用減弱，新生嶂谷的形成減緩。目前，嶂谷的形成進入衰退階段。
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