(3)洞庭湖和湘江下游的地质构造和演化历史。
洞庭湖盆地是燕山运动形成、喜马拉雅运动延续的断陷盆地。盆地东部为幕府山隆起，西部为武陵隆起，北部为华容隆起，西南部为雪峰隆起。在盆地形成之前，武陵期和雪峰期是本区最古老的构造运动，形成了本区的褶皱基底。本区加里东期和印支期构造表现为东强挤压褶皱，西强隆起。华力西时期的特点是该地区的上升和下降运动。这些运动的叠加和转化为洞庭盆地的形成奠定了基础。
早白垩世是湖盆形成的初始阶段，形成早白垩世桃园山间盆地。晚期盆地延伸至石门地区。中部的木平湖-华容是该区的主要隆起，东部的岳阳-湘阴也有小的凹陷。当时气候炎热，最大沉积厚度达到2600m，表现为红色泥岩、粉砂岩、块状灰岩、砾质砂岩、砾岩、钙质砂岩等沉积物。其他广大地区仍然是隆起和剥蚀区。
中晚白垩世是湖盆发展和扩张阶段。起伏不均，盆地自西向东移动，逐渐扩大，自西向东形成一系列坳陷，主要有安乡-汉寿坳陷、石门-礼县坳陷、沅江-湘阴坳陷，其中常德东部和桃源南部沉降最深，成为安乡-汉寿坳陷和整个洞庭湖盆地的沉降中心。石门-澧县凹陷北部与江汉盆地直接沟通，太阳山隆起西部与武陵隆起整合形成盆地西部屏障。南部元江-湘阴凹陷向东延伸至宁乡、汨罗，向南延伸至益阳，西部与安乡-汉寿凹陷相连。东部的大通湖-路虎线也已沉降并接受沉积，成为元江-湘阴坳陷的北扩部分。凹陷内沉积了上白垩统分水坳组和戴家坪组。隆起区由古生界和元谷峪地层组成。这一时期，洞庭坳陷盆地基本形成。
喜马拉雅早期运动以地块运动为主。其特点是第三纪隆起扩张，坳陷收缩，湖盆萎缩。到第三纪中期，西部坳陷已退到常德-桃源地区，其他地区的多隆已抬升至陆地。安乡-汉寿坳陷的隆升与原平湖的隆升融为一体，湖盆东部和南部仅在沅江、湘阴和汨罗地区沉积。沅江-湘阴坳陷是盆地的沉降中心，北部礼县坳陷明显缩小，盆地西边界明显东移，但仍与江汉盆地在一起。到第三纪末，湖区地壳全面隆升，遭受强烈风化和侵蚀。洞庭湖流域第一次大的沉降周期到此结束。从第三纪到第四纪，整个湖盆上升为陆地。因此，整个洞庭盆地在第三纪末结束了从白垩纪坳陷到湖泊形成再到陆地隆升的第一个构造旋回。
洞庭湖盆地外围构造以断层褶皱构造组合为特征，具有变质核杂岩、推覆构造和重力滑脱构造。区内断裂构造网络由安化-益阳近ne向断裂带和公田-长沙-衡山NE向断裂带组成，其褶皱为NE、n NE两组，一般为宽、缓、斜、斜褶皱，常形成交错组合。
2.洞庭湖盆地第四纪演化史。
(1)洞庭湖流域的演变
2.58~2.60 Ma前，第四纪早期盆地地壳又开始不均匀沉降，气候条件由干热转为暖湿。湖盆区开始形成几个独立的小湖盆，即蠡县湖盆、临澧湖盆、汉寿湖盆、沅江-湘阴湖盆、广兴洲湖盆。几个湖盆互不相连，包括太阳山隆起、赤山隆起、华容隆起和名山-君山隆起。大约在2.4 Ma以前，湖盆逐渐扩大，相互连通，同时也与江汉盆地有水力联系，湖盆总面积从5400km2扩大到9500km2。
约1.78 Ma前，开始时，各湖盆进一步下沉，范围扩大，气候条件明显向温湿转变。但是仍然有寒冷和潮湿的气候段。后来由于地壳下沉的加深和扩大，湖盆中地壳出现多次起伏，相应沉积了数层砾石和粘土沉积物，使原来的凸起地区如赤山、名山、大成寺、君山等大大缩小，成为湖中孤岛，西部的临澧湖盆也扩大为广域湖盆，所有凹陷的湖盆相互连接，形成广阔的洞庭湖流域。湖盆河流纵横，水系发达。湖水分别从华容隆起的东西两侧流入北部的江汉盆地。此时，流域面积已达17500km2。
约0.78 Ma前，由于一次全球磁极反转，湖区经历了一次较大的地壳隆升，造成了第四纪更新世早期和中更新世沉积物的不连续，全区沉积地层出现了明显的不整合接触，如长沙早更新世汨罗组和中更新世新开铺组的不连续沉积。汨罗组上部粘土层形成的区域大部分缺失(可能是隆升后期的侵蚀和冲刷造成的)。中更新世新开铺组底部的沉积物直接覆盖了早更新世汨罗组中下部的砾石和砂层。同时有两次明显的古地磁极性反映，即早更新世的负极性和中更新世的正极性，这在该区主要钻探地层的柱状体中更为明显。中央隆起区赤山剖面显示，早更新世汨罗组上部出现不均匀侵蚀，中更新世早期新开铺组沉积不发育，仅中部和下部沉积砾石。测年数据还表明，早更新世ESR为0.724 Ma，与中更新世白沙井组底部相差0.496 Ma。这期间，仅新开铺组就沉积了厚度仅为1 ~ 2m的砾石，长达20多万年。
0.78 ~ 0.1.28 Ma前为第四纪更新世中期，期间湖盆由更新世中期早期的小面积逐渐扩大到中部，主要向南部和西部延伸。最初，几乎所有的凸起区域都被湖盆所控制。特别是南部地壳沉降较大，只有北部的广兴洲地区隆起成陆，不接受沉积。它、北部的华容隆起和东部北部的幕府隆起成为这一时期的地壳隆起区。到这一时期中期，湖泊面积已达16500km2，湖盆地区除太阳山、赤山、名山、大成寺、桃花山、广兴洲外，均为湖泊。
在这一时期的末期，大约0.28 Ma前，湖盆又开始萎缩，西、南、东、北上升，原湖中的岛屿与周围隆起区相连。比如太阳山成为武陵隆起的东延，赤山成为雪峰隆起向北延伸的半岛，华容桃花山向东与幕府九岭隆起相连，湖盆总面积缩小到只有11000km2。泗水的河流虽然还比较发达，主流线特征突出，但比起中期来就逊色了。此时，湖中的水仍从华容隆起的东西两侧流入江汉盆地。
0.128 Ma前，进入第四纪更新世晚期。由于北半球气候环境的变化和末次冰期的到来，出现了大面积的海退，海平面急剧下降，大陆向海洋延伸，洞庭湖区受其影响，区域地面也有不同程度的升降，所以各个区域的沉降范围和沉积时期是不同的。安乡-常德、湾子湖-梁倩湖、沅江-益阳-湘阴、东洞庭湖、东缘、河口地区、北部溧阳平原有大面积。湖盆总面积8000 ~ 1万km2。接受了相对寒冷和干燥气候时期以及相对温度和湿度之间的冰期时期的沉积物，主要是棕色黄土和砂质沉积物。随着时间的推移，到这一时期末期，该地区地壳运动活跃，地面隆升和断裂运动也频繁发生，如君山的隆升和湖东岸陡崖的出现，最后湖区全部隆升为陆地。第四纪以来第一个进退湖的发展历史结束了。
随着末次冰期的结束，大陆冰盖融化，海平面逐渐上升，洞庭湖区进退，湖泊河流沉积发育和气候环境进入新的历史阶段。从11ka前开始，人类进入新石器时代。在洞庭湖区内，古人生活在广泛发育的河湖平原上，随着河湖的变迁而迁徙。随着湖区地壳的缓慢沉降，在晚更新世湖盆抬升、剥蚀和局部沉降的基础上，正在进行一个新的湖泊扩张的地质演化时期。
11ka至(7.5 ~ 8) ka前的第四纪全新世早期，水域主要分布在湖盆中部和泗水中下游，面积较小，约3000km2。该湖是典型的过水湖泊。澧水从石门向东流至澧县、天津，向南转向常德蒿子港后进入湖中心。沅水以西从常德进入东洞庭湖至牛鼻滩、三仙湖。此时的湖区资水和湘江都没有很好的开发，只在流入东洞庭湖的部分有小面积的水域分布。湖盆主要分布在牛鼻滩、三仙湖、大同湖和东洞庭湖，在广兴洲地区西部进入江汉盆地。
(8 ~ 7.5)至(3 ~ 2.5) Ka为第四纪全新世中期。随着地壳运动，江汉盆地由北向南倾斜，气候以暖湿为主，降水越来越多，大量水流入洞庭湖流域。同时，大陆冰盖融化使海平面全面上升，有些时候甚至高于现在的海平面，湖泊面积逐渐扩大。西洞庭湖的礼县、进士、安乡、南县、汉寿，中洞庭湖的大同湖，东洞庭湖的岳阳、漂尾、广兴洲、鹿角，南洞庭湖的益阳、湘阴、沅江都是湖泊，河湖沉积广泛。湖盆中的湖泊面积达到5000 ~ 6000 km2。
洞庭湖的开发从3 ~ 2.5 ka前就进入了人类文明的历史发展时期，自然地质作用和人为地质作用结果相同，为洞庭湖的演变创造了新的格局。
公元前700年至公元400年春秋战国至先秦两汉晋时期，《汉书·地理》写道“响水由北入江，水原入益阳，资水由东北入益阳，澧水由东至下入江”，是四河交汇后入长江的沉降平原景观。这一时期的洞庭湖只是方圆的一个小湖，面积最多只有260英里。当时长江尚未形成主分流河道，而是通过决口溢出进入洞庭湖流域。到先秦两汉晋时期(2.2 ~ 1.6 ka前)，洞庭湖北部沉降略有扩大，澧水一枝入河，一枝入湖。南朝时期(1.6 ~ 1.4 Ka前)沉降湖面积扩大，不仅四水入湖，而且从江南注入湖中的水量也大大增加，洞庭湖迅速扩大。《水经注》称之为“洞庭湖五百里”，湘、子、元、李分别流入此湖。唐宋时期(1377 ~ 716a)，洞庭湖不断扩大，西至赤沙，南至草地，跨度七八百里，烟波浩渺，故称八百里洞庭湖。由于地壳不断下沉，洞庭湖深度增加。《元和群县志》记载，越州湘阴有“夏秋涨潮，深”明代嘉靖至清代道光时期，湖盆进一步下沉，洞庭湖向南、向西扩张。据道光《洞庭湖志》记载，“洞庭湖东北与益阳、还湘阴分属巴陵、龙阳、沅江，四府一州九城，跨度八九百里，日月无处不在”。在此期间，洞庭湖面积可达6000km2。湘、资、沅、澧水的出口都退到了湖盆的边缘。同时，长江分流的多条水道也增加了洞庭湖的流入量。
据史料记载，早在晋代，大约公元325年，江陵就修筑了堤防，开始了围垦。南宋时，大规模修筑堤防。唐宋时期荆江有九分十三分引水，五分南八分北。在逐渐淤塞的前提下，公元1542年，人工封堵了河北岸最后一个濠点，统一荆江大堤全面建成。从这个。荆江结束了向南北两岸分流的历史，开始只向南岸分流。公元1570 ~ 1684，太平口1675 ~ 1679，荷花池1852决口，1860成河，1679松子口。
洞庭湖在明末清初达到顶峰。根据《洞庭湖志》(1852)附图，当时湖面面积达到6000km2。随着长江入湖和原有的四水入湖，水量和泥沙量急剧增加，大量泥沙沉积在湖底，溢洪道、三角洲和中央滩迅速发育，造成湖底高淤积。虽然这一时期地壳下沉持续，但泥沙沉积速度远远超过沉降速度，大量人工围垦侵蚀湖区，使得洞庭湖的面积和体积越来越小。洞庭湖面积1896年5400km2，1932年4700km2，1949年4350km2，1998年2579.3km2。
(2)洞庭湖盆地第四纪断裂和隆升活动的划分。
洞庭湖流域构造活动频繁。根据区域地质调查和第四纪遥感综合解译资料，洞庭湖流域存在三组第四纪活动断裂。近南北向断裂主要有松滋-临澧-何复断裂、洪湖-岳阳-湘阴断裂、监利-路虎断裂和赤山西侧断裂。湘江下游还有控制现代水系的大通-长沙湘江断裂和湘潭市的易家湾-马家河断裂。北东向和北东向断裂主要有常德-周家店-渡口断裂；还有学士桥-烈士公园断裂、天一岭-新开铺断裂、泉塘子-九华断裂、下山口-杨家桥活动断裂、左配塘-下马嘴活动断裂、梅林桥-清水塘断裂和长沙、湘潭石峰-罗政坝活动断裂南段。北西向断裂包括长阳-监利-禄口断裂、南县-明山头断裂、长沙-益阳-常德断裂和湘潭江舍-湘河口断裂。
洞庭湖盆地被四条北东向和北西向断裂所包围，相对于周围隆起，整体上属于沉降区。盆地内断裂发育，将盆地分割成若干个块体(或区域)，在现今构造应力作用下，表现出不同程度的差异起伏。根据构造活动、地层发育和遥感影像特征，将洞庭湖区划分为安乡-白马寺-东洞庭湖沉降区(ⅰ)、官环-华容隆起区(ⅱ)、太阳山-赤山隆起区(ⅲ)、岳阳-湘阴隆起区(ⅳ)和澧县-监利沉降区(ⅴ)* *。安乡白马寺-东洞庭湖沉降区(ⅰ)，河流湖泊普遍淤塞。根据不同断面的沉降范围，可分为东洞庭湖(ⅰ-1)和白马寺(ⅰ-2)两个强沉降区。关环-华容隆起区(ⅱ)河流一般为冲刷型。