外国史料称中国为“契丹”，契丹为何能取得不亚于蒙古的影响力？(5)

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在接到桑贾尔回信后，耶律大石知道战争无法避免，只能以武力来回应这位苏丹的傲慢。
同年九月双方军队在撒马尔罕附近的卡特万相遇。
桑贾尔亲率联军中军，他的近卫队与后勤辎重在后方预备，西吉斯坦国王指挥联军左翼，联军右翼由埃米尔库马吉指挥。
耶律大石将自己的部队也布置为同样三路，六院司大王萧斡里剌、招讨副使耶律松山等率兵2500为右翼，枢密副使萧剌阿不、招讨使耶律术薛等率兵2500攻为左翼，耶律大石亲率部队作为中军，军队背靠达尔加姆峡谷，在峡谷中还有数量不详的葛逻禄人作为后卫。

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双方都以轻骑向对方发动试探性进攻，然后命令精锐部队上前冲杀，双方精锐厮杀不分上下，战场上双方几乎不相上下。
塞尔柱军一度突破耶律大石的阵线，将左翼直接插入耶律军的右翼与中军之间。
在这危急关头，耶律大石不仅没有畏惧，反而与右翼指挥萧斡里剌没合力，反过来夹攻塞尔柱军的左翼。
在西辽军的围攻之下，塞尔柱军后退无路，被迫硬着头皮向前进攻，结果却被赶进葛逻禄人埋伏的达尔加姆峡谷中，陷入耶律军的重重包围之中。
前有伏兵后有追兵，在西辽军的围攻之下，塞尔柱军终于彻底崩溃。

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桑贾尔手下上万人被截杀在此，苏丹身边的人不是被杀就是被俘虏，他只带着部分残部逃离，山谷外的联军士兵看到主力都被消灭纷纷选择转头撤离。
战斗中联军约三万名士兵皆战死此地，塞尔柱帝国主力几乎尽没于此。