瀑布位置在呂梁山和黃土高原之間,通過附近的褶皺、斷層造成地殼局部抬升,使得黃河開始向下侵蝕至底岩,兩側的舊河道則形成了準河階地形,河道中央則下切成「十里龍槽」。此地岩層為砂岩與泥岩互層,抗蝕力較強但不算太厚的砂岩層控制瀑布的高度,而軟弱的泥岩層則不斷地被侵蝕,造成砂岩層下方被水流淘空,進而使砂岩層崩落,瀑布向後退縮,根據歷史記載推算,壺口瀑布的位置每年均向黃河上游退縮約1公尺。
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