张掖平山湖大峡谷距离张掖市区约60公里，海拔高度1500至2550米。其地质构造属于红层地貌，距今已有一亿八百万至两亿四千万年。
峡谷以流水沟壑为基本特征，山势低且平缓，以沙石山为背景。主要以红白和赭红色为主色调，色彩略显灰暗。多呈圆锥或柱状，造型奇特。形状极不规则，大致呈东西走向，蜿蜒曲折。宽度在2公里至15公里之间，峡谷两岸北高南低，浩瀚的气魄，慑人的神态，奇突的景色，世无其匹。这种特殊的地貌特征是经过亿万年地壳抬升，大自然风蚀、水蚀和化学溶蚀作用而形成的。而在侵蚀期间，高原中比较坚硬的岩层构成河谷之间地区的突起，而河谷里侵蚀作用 活跃，这种结果就造成了平台型大山或堡垒状小山。大峡谷山石从谷底到顶部分布着从寒武纪到新生代各个时期的岩层，层次清晰，色调各异，并且含有各个地质年代的代表性生物化石，又被称为“活的地质史教科书”。
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