一般认为，大爷海发育于六七万年前的第四纪冰川期，是一个冰川湖泊。

由于从来没有人探测过大爷海湖底的地质构造，所以它的形成也是一个谜。胡京玉上岸后描述了他对湖底的感受，他说：“湖底积累了厚厚的淤泥，摸起来就像海绵一样柔软、顺滑，偶尔能摸到一些碎石块。

     ”根据他的描述，专家们认为这很符合山岳冰川地貌的特征。来自西安科技大学的地质学教授郭力宇对潜水队员采集来的湖底石头样本进行了考察，他说：“石头外表非常光滑，稍有弯曲，表面上有一些小滑纹，这显然是冰川作用的结果”。

      郭教授初步确认，大爷海应该是在大约一万年前形成的冰川冰斗湖

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