到了1000多万年以前，在亚洲的南部又发生一次剧烈的"喜马拉雅运动"，青藏高原高高隆起，其他地区则也发生了大规模的差别升降。海南岛的北部和雷州半岛随之出现了断陷和火山喷发，继而伴有大规模的海侵，整个琼雷断陷区变成了一片汪洋，唯有海南岛中南部山地高出海面而成为一个孤岛。又到了200-300万年前，地质史上称为"新生代第四纪"，全球气候变冷，出现了广泛的大规模的冰川活动，地质界称之为"第四纪冰期"。在这历时百万年之久的大冰期中，随着它的"亚冰期"和"间冰期"的交替出现，海南岛与大陆之间曾出现过断了又连、连了又断的多次反复。每当亚冰期来临，气候变冷，冰川扩大，海水后退，陆地延伸，南海缩小，海南岛便与大陆相连。到了间冰期，气候转暖，冰川消融，海面升高，发生海侵，海南岛又与大陆分离。每次海侵和海退，琼雷断陷低地便成为北部湾与南海之间海水出入的捷径。这里的地层，经历了多次断裂活动和频繁的火山喷发，变得非常脆弱，经不起快速海流的长期冲刷，于是在琼雷之间形成了一道海蚀深槽，深槽的两头又冲积形成大面积的水下三角洲。这道深槽，就是今天琼州海峡的雏形。尽管在经历了冰后期海侵高峰之后，海面曾不断下降，陆地亦不断上升，然而，由于这道南北宽20-40公里，东西长80-100公里，海水深度达100-140米的琼州海峡的阻隔，海南岛再也不能与大陆相连，只好孤悬殊海外了。
因地处天南，孤悬海中，故称之海南岛。早在西汉时已置珠崖郡；三国时，吴置珠崖郡；到晋代，珠崖省入合浦；几经变革，到唐代，改为琼管郡，置崖州及儋振二郡，并增崖州治琼山县，后改为琼山郡，复为琼州。五代十国至清朝仍为琼州；民国初年改为广东琼崖道，后废道划为特别行政区。1950年4月30日解放，设立海南行政公署，为广东省人民政府派出机关。1984年年5月成立海南行政区人民代表大会及人民政府，一级地方国家行政机关。1988年经过全国人民代表大会成立海南经济特区，延续至今。
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