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從戰國、秦和漢代以來，2000餘年的開墾，曾創造了沙坡頭地區古代燦爛的文明，但戰爭和過度的開荒和耕地的廢棄，不可避免地帶來了生態環境的惡化。
沙坡頭地區最早出現沙漠可以追溯到蒙元時代。據《元史》記載：「應理州（現中衛市），下，與蘭州接壤，東阻大河，西居沙山。」《元史》記載中所描繪的地形，應當是沙坡頭一帶。如果在元代這一帶已有沙山出現，在西夏時期，沙坡頭的一些地區應當有了成片的流沙。
現在，在沙坡頭黃河邊上，已經形成高大的沙山，黃沙還越過黃河，不斷飛向東岸。站在沙坡頭向東北望去，渾黃一片。專家認為，目前沙坡頭厚厚流沙覆蓋下的是黃河一、二級階地，再往西，是剝蝕丘陵、山前沖積扇和洪積平原，這可以表明沙坡頭地區本身並不存在黃沙的來源，不是就地起沙。這裡的黃沙都是從其西北方向來的，是騰格里沙漠擴張的結果。
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