北宋初年，归义军政权一直由曹氏掌握，故被称为曹氏归义军时期

后梁乾化四年（914年）张承奉去世后，取代张氏的沙州大族曹议金（名仁贵）废金山国，恢复归义军称号。自此以后直到北宋初，归义军政权一直由曹氏家族掌握，故被称为曹氏归义军时期。曹议金掌握瓜沙政权以后，努力改变与周边少数民族政权的关系，向甘州回鹊表示承认张承奉时期形成的“父子之国”的依附关系，娶甘州回鹊可汗女为妻；与塔里木盆地西南沿的于闽国也结成姻亲关系，将其女嫁给于闽国王李圣天，并通使伊州、西州回鹊，稳固后方。通过结亲与修好，友好往来遂成为曹氏政权与周边少数民族政权政治关系的主流。曹议金还积极恢复与中原王朝的统属关系，以树立自己在西北各民族中的正统地位。

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后梁贞明二年（916年），曹议金首次派朝贡使携带贡物和《贡物状》前往中原，后因使人在凉州遭劫而中途返回。贞明四年（918年) ，曹议金再次遣使入朝，在后梁凉州镇将的帮助下，使团抵达梁廷。而后梁也派使臣到达沙州，正式承认曹氏归义军政权。曹议金于莫高窟建大窟一所（第98窟），以庆贺朝廷授节降恩。此后，曹议金又多次派使臣出使后唐。同光二年（924年）五月，后唐正式任命曹议金为归义军节度使、沙州刺史、检校司空。同光二年末或三年初，曹议金利用甘州回鹘发生内乱之机，亲自率军征讨，一直打到甘州城下，迫使回鹘投降，又嫁女给新甘州回鹘可汗，双方确认新的关系：归义军节度使为父，甘州回鹊可汗为子。至此，归义军与中原王朝的联系不再受制于甘州回鹘，经肃、甘二州前往中原的河西旧道遂完全开通。长兴二年（931年），曹议金号称“令公”“拓西大王” ，归义军成为名副其实的地方王国。

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清泰二年（935年）曹议金卒，其子曹元德担任归义军节度使。元德遣使入朝中原，但其使臣在甘州被劫，遂使归义军与甘州回鹘关系一度紧张。清泰四年（937年）元德遣使入辽，与辽朝建立了贡使关系。天福四年（939年），元德卒，弟曹元深即位。沙州利用后晋册封于闽国王李圣天的使臣回朝之机，遣使后晋，并与甘州修好。天福八年（943年），后晋正式任命“沙州留后曹元深加检校太傅，充沙州归义军节度使” 。天福九年（944年），曹元深卒，弟曹元忠继任。

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曹元忠统治时期是归义军文化比较昌盛的时代。他继续保持与中原后晋、后汉、后周和北宋政权的臣属关系，多次遣使入贡。同时加强与于阆的友好关系，与于闽国王尉迟输罗以甥舅相称。乾德二年（964年），于闽国太子三人到沙州礼佛。开宝三年（970年) ，于闽与信奉伊斯兰的黑韩王朝相攻不已，于闽王尉迟输罗曾写信向其舅曹元忠求救。由于曹元忠及其夫人浔阳翟氏十分佞佛，在莫高窟榆林诸石窟中大肆开窟造像， “每窟动计费税百万” 。开宝七年（974年) ，曹元忠卒，其侄曹延恭继任；开宝九年（976年）延恭死后，弟曹延禄接任归义军节度使。

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延禄执政期间，归义军政权与甘州回鹘再度发生战争，加之其处理归义军内部事务有失公平，咸平五年（1002年），瓜沙军民内外合势，围攻节度使府第， “延禄等知其力屈，寻自尽” 。族子曹宗寿执掌归义军政权，北宋王朝“乃授宗寿金紫光禄大夫，检校太保，使持节” 。曹宗寿一面与宋朝保持朝贡关系，并且请求北宋派遣铸匠及善藏珠者，到瓜沙传授技术，一面又遣使入辽，辽以衣、银等物赐之。大中祥符七年（1014年) ，曹宗寿卒，北宋以其子曹贤顺为节度使。贤顺继续加强和辽的关系，多次遣使入辽，甚至亲自入辽。 1036年，西夏占领沙州，归义军政权基本结束。

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曹议金后继者基本上遵行了曹议金时确定的内外政策，每一任节度使去世，都要向中原王朝告哀，继任者照例要争取得到中原王朝的承认和正式任命，并经常向中原王朝派遣使团，进贡物品，以加强联系。继续努力改善和发展与周边少数民族政权的关系。上述措施不仅使归义军在五代宋初复杂的民族关系中得以生存、发展，还为密切中原王朝与这些地区的联系和中西往来提供了良好的政治条件。