瀑布周围的岩石是灰绿色、浅红色的中细粒长石杂砂岩和砾岩夹粉砂质泥岩，地层层位属于二马营组，地质年代为中生代三叠系中统，距今大约有2.2亿年左右的时间。这种长石杂砂岩杂基含量高，胶结差，和花岗岩类和灰岩类岩石比较，它可以算作软材质，易于风化剥蚀。砂岩中发育有两组节理，一组是南北走向的直立节理，正是这一组节理控制瀑布走向；另一组节理是近东西向的直立节理。这两组节理与近水平的地层层面构成三个互相垂直的三个面，将岩层切成小块，岩层面上出现纵横交错的各种裂纹，为岩石的破碎打下基础。这种由砂岩和泥岩组成的地层结构，达到一定的比例，就满足形成瀑布的必要条件。而河津龙门正好是中生代末形成的离石挠褶构造带的通过处，新生代又叠加了盆地边缘断层。造成了龙门北侧石质山体的高的台阶，黄河正是利用此高台阶形成瀑布。[4]
据史书记载，公元前770年，壶口瀑布紧连孟门。到公元813年（经过了1583年），壶口瀑布距孟门北1660 米，平均每年向北推移1.05 米。按照瀑布平均每年向北推移1米计算，那么瀑布的形成已有6.5万年的历史。[4]
2形态特征
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壶口瀑布
壶口瀑布
壶口瀑布处于秦晋峡谷的南段，南距龙门约65公里，孟门5公里。壶口一带，黄河西岸下陡上缓，狭谷谷底宽约400米，由谷底上坡到龙王坡坡高约150米，崖岸很陡，龙王坡以上谷形展宽，谷坡平缓，黄河的横剖面成谷中谷的形态，在龙王辿以北，河幅宽度和狭谷宽度一致，河水充满狭谷，常水位流量在每秒1000～3000立方米，水面宽400余米，龙王辿以下，水流到壶口，在平整的谷底冲成一道深槽。小河槽宽30～50米，深约30米。壶口以上，水在宽槽中流行，到了深槽上端，400米宽的水面一下子全部倾注到30～50米宽的深槽中，形成瀑布。[5]
春季，为瀑布落凌期，河道里冰层断裂，“壶口”内冰凌坠落。
夏季，由于壶口以上水流的变化，出现3条叉流，壶口附近形成3个主要瀑布：一个位于龙槽顶端，落差约10米；另外两个分别从龙槽西岸和东岸跌入龙槽，落差分别为15米和7米。这种观察常常在不断的变化着，有时大雨后，槽端满溢，还会形成多股瀑布。
秋季，红叶夹岸，瀑布高悬30余米，水帘挂入云端，景色壮观。
冬季，秦晋长峡冰封雪冻，不少河段成为天然冰桥，往日飞瀑高悬处，挂满冰凌。[6]
3水文特征
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壶口区段黄河年均流量为1000立方米/秒，5-6 月春播灌溉季节，上游水库蓄水，河水大量被提作灌溉，是全年水量最少的时期，月均流量仅 250-300 立方米/秒。7-9 月是雨季，降水面积大，历时较长，降雨强度也较大，是黄河的洪水期，流量可达 2500立方米/秒以上。由于壶口区段主要属于黄土丘陵沟壑区，地表起伏大，集水时间短，暴雨过后水沙俱下进入黄河，形成含沙量极高的洪水暴流，对河床具有很强的侵蚀力。冬天河面结冰，但冰下仍然水势如旧， 平均流量在 300-500 立方米/秒之间。有水文记录以来，黄河最大流量为 2.25 万立方米/秒，此时水溢出龙槽，瀑布消失；最小流量仅130立方米/秒。[7]
4流域概况
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地理位置

黄河壶口瀑布位于山西省吉县西部南村坡下，地理位置为北纬36°8′10″，东经110°26′40″，海拔448.1米。以壶口瀑布为中心，北至马粪滩，南至小船窝，西至峡谷地域，东至人祖山，总面积100平方千米。东距吉县县城45千米，距尧都临汾市169千米；西距陕西宜川县城49千米，距革命圣地延安170千米；北距山西太原387千米；南距陕西西安449千米。[2]
气候

壶口瀑布
壶口瀑布[8]
壶口瀑布所处地区平均海拔高度958.6米，气候属高原大陆性中温带-暖温带季风气候，北部属半干旱地区，南部属半湿润地区，南北差异显著。
壶口瀑布年平均气温9.9℃，四季分明，冬季寒冷、时间最长，从10月17日入冬，4月4日才会入春，长达170天，最冷的1月，平均最高气温只有2.2℃，平均最低气温达到-11℃，历史上曾出现过最寒冷的一天气温低至-25.4℃。冬春雨雪少，易旱且有风沙、寒潮侵袭，气象灾害频繁，12月到2月各月平均降水总量只有3-5毫米。夏秋温凉多雨，常年6月26日入夏，8月14日入秋， 6-9月一年中降水最多时段，7、8月最多，降水总量达到100多毫米，也多暴雨、冰雹出现。一年中最热时期，平均最高气温在28.9℃，曾经出现的极端最高气温为39.7℃，年高温日数最多有18天，连续高温最长天数是8天。日照充足，年变化量不大，各月的每天日照时数都能达到6-8个小时。平均早霜始于十月中旬，晚霜终于四月上旬，无霜期152天。[9]
5历史文化
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《尚书·禹贡篇》中关于大禹治水的记载是“壶口”第一次在历史文献中出现。春秋时期，壶口是晋国与少数民族狄人的分界线，又是秦晋两国的分疆处，晋惠公持政前后，晋国与狄人在这一带先后爆发多次战争。
公元534年，北魏王朝以黄河为界分裂为东魏和西魏，双方从此展开了以吞并对方为目的的频繁的大规模战争，壶口一线成为双方的主战场之一，东魏强梁宰相高欢曾亲自来此勘察地形。
公元617年，唐王李渊在攻克绛郡之后，绕过隋将屈突通重兵把守的河东，西进壶口，沿岸居民每天献船数以百计。就在唐军主力从壶口下游的禹门口西渡黄河之前，李渊在壶口接见了应诏前来的关中绿林领袖孙华，并建立了唐军最早的水师。