5.4亿年以前，贡嘎山地区是康滇古陆的一部分，为久经侵蚀的陆地。在距今5亿到2.5亿年之间（即奥陶纪至三叠纪），本区大部分处在康滇古陆西侧的海域，在这一漫长时期中，形成了厚达2万余米的海相为主的海陆交互相地层；距今约2.2亿年前的印支运动，使整个川西大规模褶皱隆海螺沟国家森林公园起，结束了海洋时期，形成古大雪山脉。其后受燕山运动和喜马拉雅运动的影响而进一步褶皱隆起，长期遭受剥蚀。直至距今约180万年的晚第三纪末期古大雪山脉被夷平而成为中国准平原的一部分。
距今340万年的造山运动使贡嘎山隆起千余米，并发生区内最早的一次冰帽冰川（富林冰期）。至中更新世（距今248万年），冰川达到极盛时期，形成摩岗岭冰期，冰川下线可达海拔1800～1900m的古大渡河一带。距今130万年，元谋运动结束了区域性湖相沉积而转入以河流作用为主的时期，形成了现今之大渡河、雅砻江河谷。与此同时，高山地带发育了多期冰川。
发生在距今24930～19700年前的末次冰期，在海螺沟中上游形成长达10km公里，厚约200m的侧碛堤。之后，冰川进一步萎缩，于1560年、940年发育两次冰进，在海拔2750m现代冰川前端，形成切割末次冰川冰碛物的厚约20～60m的两道终碛堤。这两次冰进的年代正好相当于中国5000年气候变化的第二和第三次冷期，称之为新冰期。地质公园除现代冰川，又有热矿泉群完整的垂直自然带谱与多样性很强的高山生态系统的组合，众多形态各异的象形山石、类型众多的生物景观。冰川与热泉共存，寒冷与温暖相容这一罕见奇观，世界瞩目
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