概述
19．5億年前，前中元古代，為祁連海槽一部分，是一片汪洋大海。19．5億年——6．15億年中晚元古代，隨著地殼運動，以馬銜山、興隆山為主的陸地形成，區內出現陸地環境。6．15億年——2．5億年早古生代、晚古生代“祁連運動”，祁連地槽褶皺回返形成祁連山脈，區內陸地又為祁連山脈向東南延伸的余脈。2．5億年後，歷經中生代、新生代，河流湖泊相沉積，相繼出現阿乾鎮、西果園等小型山間盆地和黃河谷地，使本區成為我國黃土高原的一部分。位於隴西高原的西部。
由於區內大部地表被黃土覆蓋，黃土易流失，加之青藏高原抬升影響，全區地貌特徵分為南部石質山地和黃土梁、峁、溝谷及黃河塑造的河流階地三種類型組成。
南部石質山地系祁連山支脈霧宿山的一小段，由一系列向東、向北、向東南弧形延伸的山峰構成，一般海拔2000米～2800米，最高點3121米。主要有八楞山（285l米）、大堡子山（2685米）、官帽山（2825米一2648米）、湖灘東南山（2800米）、白草嶺（2381米）、大尖山（2824米）、饅頭嘴南山（2825米）、康家梁（2783米）、簸箕掌（2631米）、七道梁（2541米）、河溝尖嘴（2593．3米）、關山嶺（2564米）、關子嶺（2296米）、小山頂（2486米）、山寨後山（2585．3米）、陰窪梁 （2962米）、雙嘴山（312l米）、酸果子灣東山（2607．9 米）等山峰。
中部黃土梁峁溝谷，一般由東南向西北伸延，南高北低。南以宋家溝、西果園、峴口子一線與南部石質山地為界；北以牟家坪、蔣家坪、尹家嘴、晏家坪、華林坪以南與黃河谷地分界。其高程變化在2300米——1700米之間。南北之間高程變化在500米左右。長度變化5公里——17公里。較大的山樑有七道梁——大煤山——鸞溝黃土梁。此梁又有向東北延伸的大煤山——馬家窯——胡家窯黃土梁；向北延伸的大煤山——馬家窯——侯家峪黃土梁豆向西北延伸的大煤山——下撇窪梁——小山口梁——花寨子黃土梁和大煤山——下撇窪梁——王家坪黃土梁；向西北延伸的柳樹灣——石山嘴——羅家灘黃土梁及蔣家灣——米家窪黃土梁。有七道梁——魏嶺——龔家嘴黃土梁。七道梁——沈家嶺黃土梁。此梁又有向西北延伸的冰溝——武家嶺——椽子溝——戴帽嘴黃土梁。七道梁——狗牙山黃土梁。大尖山——西津坪黃土梁。此梁又有向東北延伸的蔣家灣——後營——西果園西山黃土梁和蔣家灣——後營——大嘴、石家窪黃土梁。大尖山——韓家嘴黃土梁。大尖山——中莊黃土梁。大尖山——余家山黃土梁。泉兒溝大梁——尹家嘴黃土梁。白草嶺——石板山黃土梁。白草嶺——彭家大山黃土梁。
溝谷階地，有黃土梁相間的溝谷階地，多為一、二、三級。在黃土梁的北邊，與黃土梁相交叉，在海拔1940米——1525米之間有黃河階地。境內最高的有西津坪黃土梁、狗牙山黃土梁前緣、沈家嶺前緣、彭家大山前緣等，高出河床300米——400米的六級階地；華林坪後緣、五星坪後緣、狗牙山腰架子坪、晏家坪後的黃土峁五級階地；華林坪、五星坪、晏家坪、蘭工坪後緣、龔家坪、東大坪、西大坪、彭家坪四級階地；上西園、下西園、蘭工坪前緣、建西路兩側、蘭通廠一帶三級階地；東起雷壇河橋，西至崔家崖，沿西津路兩側二級階地；黃河南岸崔家大灘、馬灘、小西湖廣場以北吳家園一帶及一些河心灘一級階地。
【河流水系】 境內最大的河流系黃河，經西固區到崔家大灘入境，東流經白馬浪出境，全長15．4公里，多年平均流量為1070立方米／秒，年徑流量337．9億立方米；最大年平均流量是1967年的1610立方米／秒，徑流量為508．7億立方米；最少年平均流量是1969年68l立方米／秒，徑流量為214．8億立方米。
其次是近於平行分割、侵蝕黃土梁形成的縱橫交錯、犬牙落置的溝谷。較大的有雷壇河，古稱阿千河，上游在榆中縣銀山鄉，稱羊壽河、大石頭河，入本區地界名柴溝河，經山寨名山寨溝，入阿乾鎮名阿乾河，至峴口子叫水磨溝，到伏龍坪西叫雷壇河，入黃河。流向為北西、北西西、北西。谷底最窄處20米，最寬處1100米，有3公里狹谷，溝寬處發育一、二、三級階地。全長44．6公里（又為46公里），境內長25公里，縱比降為44．3‰。流域面積256平方公里，年徑流量937萬平方米。
西果園溝（又稱七里河），源於湖灘鄉湖灘村南康家梁——七道梁一線。在湖灘村（又名馬蓮灘）稱湖灘溝、黑鷹溝，長7．5公里，有2．5公里峽谷，縱比降為88‰。到西果園鎮草原、九池泉一帶稱筍籮溝，長6．5公里，縱比降為56．9‰。到西果園小盆地稱果園溝，再向北稱柴家河、韓家河，長10．5公里，縱比降21．6‰。到黃河谷地稱七里河。流向為北東、北、東、北東。最窄處黑鷹溝峽青土（桐）峴子兩米多，最寬處西果園650米。在西果園以下發育一、二階地。全長25公里（又為24．5公里）縱比降為51．3‰。流域面積155平方公里，平時溝水到柴家河村、蕭家莊一帶斷流。1974年發山洪，流量455立方米／秒。
黃峪溝，源於大尖山西南黃峪鄉紅山溝。溝頭至宋家溝谷坡陡峭，比高達400米；溝谷狹窄，長約6公里，縱比降為127．7‰。宋家溝起流經黃土區，溝谷較寬，最寬處可達千米；兩側谷坡平緩，比高達150米，發育一、二級階地。至王官營稱靳家河，過劉家堡後也稱天山溝。原經雙營子、柳家營、周家莊、王家堡、吳家園匯人黃河。1953年修建排洪溝時，改道楊家橋，經小西坪匯人七里河。流向北東、北。全長18公里（又為21公里），縱比降為54．8‰。，流域面積50平方公里。山洪發作時水量較大，平時在王官營、車家壩一帶斷流。
再次，有一系列大小不等的小溝。比較大的有大溝，源於潘家峴、冉家莊。上游為高家溝、楊家溝，流經小西湖廣場東側稱鹼溝，至小西湖注人黃河。流向由南向北。全長13公里。縱比降為47．2‰。平時無水。
狸子溝，溝頭二分岔，源於白草嶺，東北流6公里後人黃河谷地，轉向西北稱東大溝。經東大坪南部與蔣家坪之間後轉向東北，過東大坪、西大坪人排洪溝，經石炭子溝橋，河灣堡東西街之間排洪溝，注入黃河。全長11公里，縱比降為65．6‰，平時無水。
石板溝，源於白草嶺，東北流，出黃土梁後急轉至西北流，1公里後在彭家坪西南人小金溝，至崔家崖注人黃河，全長3公里，縱比降為87．05‰，平時無水。
與上述溝相類似，匯人雷灘河的有良峪溝、鐵冶溝、西溝、爛泥溝、大溝、石佛溝、黃蒿溝、沙溝、三岔溝（又稱黃家溝）、後五泉等。匯人西果園溝的有白石頭溝（現稱石板溝）、黃險（檢、鹼）溝（現稱稠泥溝）、和源於武家溝，白草窪，鷂子溝，圈灘的青崗溝、鹹水溝（即椽（川）子溝）等。匯人黃峪溝的有鷂鷹溝、背炭溝、澄泥溝、石溝、石頭溝（即乾溝），崗溝，深溝等。
【土地資源】 區境內土地主要分布在黃河階地、溝谷階地、黃土梁峁，石質山地海拔2800米以下。土壤，據1933年普查分為6個土類；10個亞類；11個土屬；20個土種。山地垂直帶土壤分布由上到下依次是灰褐土、栗鈣土、灰鈣土、黃綿土；河谷階地非地帶性土壤有灌耕土、潮土。南部石質山地宜大規模植樹造林，種植糧食；中部黃土梁峁溝谷宜種植糧食作物，地勢較平坦處宜發展果菜生產；河谷階地，土壤肥沃，生物活動強烈，質地適中，易耕，保水肥，宜種植菜、果等經濟作物。黃河谷地，四級以下階地宜為城市建設用地。
1949年以前，除黃河谷地一、二級階地少部分土地為工商企業占用和種植瓜、果、蔬菜，余均種植糧食作物。石質山地袁家灣一帶種植少量百合。以後開展大規模城市建設，發展新型工業區、發展城市商業、飲食業、服務業、發展教科文衛事業、開展城市基礎沒施建設、新的住宅小區建設。至20世紀90年代，黃河谷地除崔家大灘、馬灘、崔家崖等地建為城市蔬菜基地外，其餘三級以下階地均為新型工業區和城市建設徵用。四級階地部分為果菜基地，余均種植糧食作物。石質山地袁家灣等地擴大百合種植面積。黃土梁峁有些平坦處種植蔬菜。
截止2003年底，全區面積折合土地59．62萬畝，計39743．36公頃，其中耕地14941．38公頃，占全區土地面積37．59％。內水澆地公頃2141．57公頃，占耕地14．33％；旱地12799．8l公頃，占耕地85．67％；菜地522．8l公頃，占耕地3．5％；糧食作物面積14418．57公頃，占耕地96．5％。水澆地集中分布在西果園鎮、彭家坪鎮、八里鎮、魏嶺鄉、黃峪鄉、崔家崖鄉。果園地（含花椒園）1457．93公頃，占全區土地面積3．67％。主要分布在彭家坪鎮、八里鎮、崔家崖鄉；花椒園集中在黃峪鄉。林地5619．20公頃，占全地區面積14．14％。主要分布在阿乾鎮、西果園鎮。牧草地8659．03公頃，占全區土地面積21．79％。主要分布在南部石質山地和中部黃土梁峁鄉鎮，山區較多。城鎮及工礦用地4416．45公頃，占全區土地面積11．11％。主要分布在黃河階地，城區及崔家崖鄉、彭家鎮及西園鎮、八里鎮城鄉接合地段。交通用地574．12公頃，占全區土地面積1．45％。主要集中城區和八里鎮、西果園鎮、崔家崖等鄉。水域568．09公頃，占全區土地面積1．43％。主要集中在城區和崔家崖鄉。未利用土地3507．16公頃，占全區土地面積8．82％。
【自然資源】區境內自然資源主要為礦藏資源。按其成份分為三類：煤炭、岩石礦、土礦。煤炭主要分布於阿乾鎮、大煤山、煤洞窪、馬場、青崗岔、灣溝、土兒溝。主體煤礦為阿乾鎮、大煤山煤田。煤系分布南北長7公里，東西寬600米。局部變窄僅100米。主礦體厚10米——26米。煤質屬不粘煤，能作動力及民用。明初開採，至解放前夕為民用。1952年勘測儲量5488．4萬噸，國家開採作為工業用煤，現基本枯竭。其它煤礦存量不大，均小量開採。岩石礦，有玄武岩礦。主要分布在湖濉鄉湖灘村尹家灣子，含量12．5萬噸；石灰石礦，在黃峪鄉趙家窪村，儲量400萬噸；石英礦，在阿乾鎮北煤山，儲量137萬噸；河卵石，在崔家崖鄉崔家崖村一帶；路標石，在黃峪鄉趙家窪村，存量約5000萬立方米，在阿乾鎮大溝，西果園鎮簸箕掌等地亦有分布，量不大。土礦主要有紅土，礦點在西果園鎮青崗岔、曹家嘴、儲量約l億立方米；粘土，在阿乾鎮大草窪，魏嶺鄉大煤山，儲量200萬噸。上述礦點均因儲量不大，未規模開採，僅零星取用。
天然次生林，區境內9．1萬畝，分布在南部石質山地陰坡和半陰坡地帶。以山楊、樺樹為群體，有少量圓柏和雲杉，伴生有虎榛子、角榛子、枸子、小檗、野薔薇、沙棘、丁香、珍珠梅、甘肅山楂等灌木。還有草莓、鐵桿蒿等草類植物及黨參、黃芪等200多種野生中草藥。另有草地1119萬畝。
水資源，除過境水、溝谷水外，在溝谷地帶，馬灘、雷壇河口南、王官營、車家壩以北的向斜地段有豐富的地下水資源，正常年景可開採量為1291萬立方米。馬灘、崔家大灘是城市飲用水源地之一。
【氣候氣象】區境內屬大陸性半乾旱氣候。主要特徵是：四季分明，冬夏長，春秋短。雨熱同季，垂直氣候變異顯著。氣溫、熱量、光照，隨海拔由南向北升高；降雨量由南到北降低。春季降水少；蒸發量大，氣候乾燥，常有春旱、寒潮降溫，風沙浮塵天氣。河谷盆地多煙霾。風向以東風、東南風為主。夏季，白天炎熱，早晚涼爽，初夏少雨，蒸發量大，乾旱明顯；盛夏多雷雨，山區常出現冰雹災害，風向以東南風、南風為主。秋季，初秋多雨，光照少，濕度大；深秋降水減少，氣候變冷，常有寒潮降溫、早霜凍害。風向以西北風、北風為主。冬季，天寒地凍，滴水成冰，乾旱少雪。盆地多煙霾。風向以北風、東北風為主。溫度，年際變化趨暖。冬季溫度偏高，春夏有時偏低明顯。年變化春季升溫快，秋季降溫快，春溫高於秋溫。夏季時低時高。冬季暖冬天氣較多。日變化，受雲量影響較大。晴天，夏日最高溫度出現在14時至15時，冬日在13時至14時。日最低溫度均出現在凌晨日出前後；陰天，多雲時氣溫日變化複雜，無一定規律。
