土林是第四系湖相、河流相的粘土、砂、礫石的松散堆積物，在干燥氣候環(huán)境中，受季節(jié)性雨水的淋蝕、沖刷而成。這類堆積物產(chǎn)狀平緩，在地表流水的侵蝕下， 被切割得千溝萬壑。在某些層位中，由于鐵質(zhì)膠結(jié)物富集，風(fēng)化后形成質(zhì)地堅硬的鐵帽，使其下部的粘土及砂礫層得到保護(hù)，雨水的淋蝕力減弱，從而形成如塔如柱的土林，尤如古城堡的遺跡，擬人擬物的形象，千姿百態(tài)，栩栩如生。土林一般分布于湖相沉積的小盆地，土林主要分布在中國西南和西北地區(qū)，在整個華北，被開辟為地質(zhì)公園的土林景區(qū)只有大同土林。與云南元謀盆地、西藏阿里札達(dá)盆地的土林相比，大同土林并非孤立在荒原之上，而是在地平線以下，平視遠(yuǎn)望與廣闊大地?zé)o異，但低頭俯視，土林卻藏匿于其中。形成千姿百態(tài)的土臺、土柱、土崖、土嶺、土墻等地貌，行走其中，仿佛置身“魔鬼城”中。

    古湖與桑干河的誕生，距今300萬年左右，因劇烈的地殼運動，在山西大同與河北陽原縣泥河灣之間形成了近萬平方千米，由多條斷裂控制的斷陷盆地，地學(xué)界稱其為大同—泥河灣盆地。該盆地曾長期被水覆蓋，我們不妨稱其為大同—泥河灣古湖。古湖周圍的山體遭受風(fēng)化剝蝕，泥沙、礫石被地表水帶到湖里，一層層沉淀疊加，逐漸形成了數(shù)百米甚至上千米厚的泥沙層。在古湖存續(xù)期間，正是華北地殼劇烈活動時間，也是全球性氣候發(fā)生頻繁的冷暖劇變時期，斷裂和地下巖漿活動直接導(dǎo)致古湖中30多個火山在幾十萬年的時間里斷續(xù)噴發(fā)。沉積到湖底的火山物質(zhì)以及最近十幾萬年間風(fēng)力從西北攜帶的塵土的參與，使得大同—泥河灣盆地的沉積物變得異常復(fù)雜。大約兩三萬年前，受地殼運動和地表氣候環(huán)境的影響，古湖湖水突然消失，湖底數(shù)百米厚的松散沉積物還沒來得及固結(jié)成巖石，就迅速暴露在地表。失去了湖水的保護(hù)，這些松散的沉積物很快就被地表流水打亂沖散，在平緩的湖底地形上形成了千溝萬壑，最終形成一條自山西省寧武縣管涔山、橫貫大同—泥河灣盆地的水系，這就是桑干河。因此，在大同—泥河灣盆地，經(jīng)常見到大小不同的溝壑，沿桑干河主河道和重要的支流河道則發(fā)育成大而深的峽谷，桑干河大峽谷和烏龍峽谷就是這樣形成的。

    桑干河向東流出大同—泥河灣盆地后，在懷來—延慶盆地吸納了洋河和媯水河，正式稱為永定河，再穿過官廳山峽，在北京三家店進(jìn)入華北平原。源源不斷的河水，把大量泥沙、礫石輸送到京津冀地區(qū)，對華北平原的形成特別是北京的地形做出了巨大的貢獻(xiàn)，北京城整體就位于巨大的永定河沖積扇上，這就是永定河被譽為北京的母親河的原因。古湖干涸后，湖底沉積的地層迅速暴露地表，在地表水流的侵蝕和風(fēng)化作用下，尚未固結(jié)的古湖沉積物發(fā)生強(qiáng)烈的淋蝕，地面出現(xiàn)許多縱橫交錯的沖溝。漸漸地，沖溝由淺變深，由窄變寬，平整的大地被切割成一塊塊城堡狀、一條條墻狀的地貌，進(jìn)而又被侵蝕風(fēng)化成大量柱狀和錐狀的景觀。這些景觀集中出現(xiàn)的地方，被形象地稱為土林。