从官厅往下到三家店的河段是永定河的中游。这是一段蜿蜒在北京西山之中的深切曲流，长108千米。由于山势陡峭，比降大，水势湍急，在三家店附近出山之后，即荡涤于平原之上。也由于流速锐减，河水所携带的泥沙开始沉降，并形成了一个以石景山为顶点、北起清河、南至小清河、东抵通州马驹桥附近、面积达1000平方千米的永定河洪积、冲积扇。它也是“北京小平原”的重要组成部分。

研究表明，由三家店往上的永定河段，原是发育在“三家店断裂带”上的“先成河”，而且是随西山的不断抬升，下切成深切曲流，最后还袭夺了原来储存在“延怀古湖”“泥河湾古湖”“大同古湖”中的湖水，形成了真正意义上的永定河。

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20世纪70年代，我参加了“北京地震地质会战北京平原古河道变迁研究”。在实地考察和钻孔资料的研究中，我们发现荡涤在“北京小平原”上的永定河故道，包括清河故道、金沟河故道、水故道中沉积的河卵石、泥沙，其地质成分与中上游的基本一致。

课题组对河床中的沉积物进行了C14年代测定后，其结果如右表所示。

1996年王府井东方广场施工时，在地面以下12米处发现距今2.4万至2.5万年前的古人类用火遗迹，包括灰坑、炭屑以及动物遗骨、石锤、骨铲等。

上述考察证明，永定河洪积、冲积扇形成于距今二三万年前的晚更新世（Q3），或者说永定河袭夺“大同古湖”（“桑干古湖”）、“泥河湾古湖”“延怀古湖”的湖水，并将湖中沉积的巨厚沉积物迅速搬运至下游，形成“永定河洪积、冲积扇”。这就是永定河上下游贯通、形成真正意义上的永定河的年代。

中国科学院地质与地球物理研究所唐自华也认为：大约在1.8万年前，由于造山运动，湖底上升，交错移动，湖水大部分流走，大湖逐渐消退，泥河湾地层裸露出来。（“泥河湾遗址群旧石器时代的天然博物馆”刊发于《人民日报》2020 年 11 月 14 日）右栏补：在1948年召开的国际第四纪地质会议上，学界曾把永定河上游的泥河湾动物群出现的年代，确定为早更新世（Q1），这与永定河袭夺“泥河湾”湖水的晚更新世（Q3）也相对应。（3）