气急败坏地汇集人马向突厥人突围方向追去。
当追击到敖伦布拉格大峡谷谷口时，突厥人已经跑进大峡谷里。珍珠毗伽可汗率领着薛延陀大军就冲进峡谷，越往峡谷里走道路越狭窄，当走到“七彩神山”那段峡谷时，薛延陀大军只能一人一骑往里走。正当他们艰难地走着时，突然一阵号角声，还未等到薛延陀人反应过来，峡谷两边山上突然滚下许多石头砸向薛延陀士兵，顿时峡谷里到处都是哭爹喊娘声。山上唐军将一条条沾有桐油的棉褥点着火，都扔到峡谷里，顿时熊熊大火，烟雾蔽天，烟雾熏得薛延陀人睁不开眼。
珍珠毗伽可汗一看大事不好，急忙命令薛延陀军士向山上冲击，结果被山上的飞骑们用弓箭射击，薛延陀人吓得四处乱窜以躲避箭雨。珍珠毗伽可汗看攻击无望，只好带着薛延陀前军丢盔卸甲地往谷口撤退，后军看到前军大败，也纷纷逃窜，相互拥挤而被踩死无数人，等到珍珠毗伽可汗率军撤退到峡谷外时，阿史那社尔也率领突厥人跟着追过来，吓得珍珠毗伽可汗率军仓皇逃窜，一口气不歇地逃到大峡谷外三十里，见到后面没有追兵了才停下来。
珍珠毗伽可汗命人清点人数，损伤了二千多人，珍珠毗伽可汗气得大骂袁天纲。这时候天色已晚，珍珠毗伽可汗只好命令安营扎寨住下。
次日早晨，珍珠毗伽可汗派人去大峡谷侦查，回来禀告大峡谷里已经是空无一人。可汗立即命令拔营向大峡谷进发，果然大峡谷空无一人。
昨日，袁天纲与高淑行率领飞骑与阿史那社尔率领的突厥人汇合后，不敢耽搁，连夜出大峡谷，向灵州方向撤退，他们在薛延陀大军的追赶下走了数日，终于来到灵州城外。
薛万彻这些日子一直在灵州城上等着袁天纲，果然，在十五日后，看到袁天纲带着阿史那社尔的一万余人来到灵州城外。于是，薛万彻率军出城迎接，与突厥人合兵一处，向薛延陀大军冲杀。薛延陀大军已是疲惫之师，经不住唐军的攻击，连忙转身逃窜而去。
威胁解除后，袁天纲向阿史那社尔宣读李世民敕令：阿史那社尔的一万余突厥人安置在灵州以北处游牧，作为灵州的屏障；阿史那社尔随袁天纲到长安觐见。
贞观十年（公元636年）正月初十，袁天纲带着阿史那社尔来到长安觐见，李世民大喜，任命阿史那社尔为右骁卫大将军，并将皇妹南阳长公主下嫁给他，命他作为北衙禁军将领守卫玄武门。
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