黃河石林生成于距今四百萬年前的第三紀末和第四紀初的地質時代。由于燕山運動、地殼上升、河床下切、加之風化、雨蝕、重力坍塌形成了以黃褐色河湖相砂礫巖為主的石林地貌奇觀。景區內陡崖凌空，造型千姿百態，峰回路轉，景象步移萬千。石柱、石筍一般在80--200米之間。專家考察評估認定：黃河石林堪稱中華自然奇觀，極具旅游開發價值。石林景區有八個溝之多，是在地殼強烈的抬升之下,黃河河谷形成深切峽谷,使溝谷不斷變寬,局部輕弱層在水及重力作用下迅速下切,沿溝谷兩側形成大量的石峰.石柱,同時又受到風蝕作用的改造,在崖壁上形成了許多如窗欞的構造,在水蝕.風蝕的強烈作用下形成了現在獨特的景觀。已開發的飲馬溝大峽谷內有雄獅當關、獵鷹回首、大象吸水、千帆競發、西天取經、月下情侶、屈原問天等眾多景點，形神兼備，栩栩如生。
黃河石林景區將黃河、石林、沙漠、戈壁、綠洲、農莊等多種資源巧妙組合在一起，山水相依，動靜結合，氣勢磅礴。該區適宜探險、獵奇、漂流、攀巖、休閑度假以及地質考察并以其雄、險、奇、古、野、幽等特點成為西部影視片、科幻片的外景拍攝基地。在此拍攝的電視連續劇《天下糧倉》、《西部熱土》、《汗血寶馬》、《驚天傳奇》、《大敦煌》等播出后，更使黃河石林名揚天下。黃河石林和壽鹿山森林公園、五佛沿寺、永泰龜城構成了景泰旅游骨架，西與天祝小三峽、北與中衛沙坡頭等旅游景區相毗鄰，形成黃金旅游線路。
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