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  在地震前夕,當地的收成與平時有極大差別,平年收成普通,但該年卻有大豐收。特產香水梨在果子未成熟時,再度開花結果。動物走出原先居住處,並不停地大叫及做出反常行為,此舉為普遍的地震的先兆。黃土崖倒塌。當地出現龍捲風及地震光,井水濺起。

  據清朝文獻《固原縣誌》及《朔方道志》記載,海原縣在震前已是一個經常發生地震的地方。  海原縣地震局副局長劉剛解說,歸納出各個可能成因:

  在協調世界時十二時六分五十三秒,即當地時間晚上七時六分五十三秒發生(當年採用隴蜀時間)。震央位於甘肅省海原縣(今屬寧夏回族自治區)西安州(北緯36.7,東經105.7度附近)、六盤山地區至幹鹽池湖一帶,發生8.5級里氏震級地震,計算出矩震級為7.8級,修訂麥加利地震烈度的第十二度。地震深度為17公里,屬淺源地震。此次地震是中國有史以來烈度最高的地震。  地震波及最嚴重的是鄰近的二百公里範圍,包括海原縣、固原縣、隆德縣、西吉縣、靖遠縣、會寧縣、景泰縣,鄰近的陝西省的咸陽、西安等、新疆等地出現房屋倒塌,範圍達170萬平方公里。中國全國包括北京、上海、太原、重慶、廣州、汕頭等等城市亦有不同程度破壞,全國約四分一面積的人感受到震動;境外如香港等地均受地震影響。全世界的九十六個地震監測臺站錄得這次地震,地震波繞地球六圈。

  按當時官方的統計,在甘肅省內有234,117人死亡,震央海原73,604人死亡。二十三萬死亡數字只單計甘肅省內的數字,但地震所波及的地方不僅甘肅內,在鄰近的省市均有嚴重死傷,所以死亡人數仍有斟酌餘地。另外,傷亡數字,由於當地未有確實統訊,因此無從考究。這次地震是繼嘉靖大地震、2010年海地地震、2004年印度洋大地震及唐山大地震後,死傷數字為全球地震的第五大。  這次地震烈度被評定為十二級(XII),即最高階別,表示地震造成的破壞最大。由於地震造成了山崩及地裂,造成了滑坡現象,形成各式各樣的斷層,地形改變。當地居民住在黃土上,多以窯洞為居,由於黃土容易崩塌,所以災後海源各個村莊在地震後面目全非。因山崩滑坡,形成大大小小的堰塞湖。當年正值冬季,當地居民是生活在四千至六千英尺之上,部分倖存者後來是死於天氣嚴寒。  當時甘肅省通訊網路落後,只有簡陋的電話線網路,難與外界接觸。北洋政府並沒有積極救災及防治,國內政局動盪,中央政府內部貪汙腐敗,造成很多救災災款未能直接抵達災民及省政府手上。

  2006年,中共寧夏回族自治區黨委內部提出建立海原博物館的構想。後來,2007年,寧夏回族自治區人民政府批准建立“海源縣地震地質公園”,公園主要以地震遺蹟為主要景觀,並申報國家級景點。海原地震的遺蹟“在山走動的地方”為一直積極發展旅遊的海原再添一景。
海原大地震,發生於1920年(民國九年)12月16日(農曆十一月初七)世界協調時十二時六分,震央位於中華民國甘肅省海原縣(今寧夏回族自治區海原縣)。規模為里氏地震震級8.5級,矩震級7.8級,最大烈度達修訂麥加利地震烈度和中國地震烈度表12(XII)度,即最高階別烈度的地震,亦是中國有地震記載中最高烈度地震之一,波幅是後來1976年唐山大地震的十一倍能量,約為二億噸TNT炸藥的能量,全球九十六個地震觀測站錄得此次地震,餘震維持三年時間。