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新疆独特的地形特征，造就了新疆的“两盆”。北部的阿尔泰山、南部的昆仑山系以及横亘于新疆中部的天山，把新疆分为南北两半，南部是塔里木盆地，北部是准噶尔盆地。
塔里木盆地是中国最大的盆地，位于天山山脉与昆仑山系之间，轮廓呈菱形，是全封闭性内陆盆地，属内陆干旱盆地，盆地面积有53万平方公里，盆底面积40万多平方公里。地势西高东低，向北微倾，东西长约1500公里，南北最宽处600公里，平均海拔1000米。从外围向中心可分为高山带、山前砾质洪积带、冲积平原带及沙漠。东部与甘肃河西走廊相通，为古丝绸之路的要冲。盆地中的塔克拉玛干沙漠(面积33万多平方公里)是中国最大的沙漠，也是世界第二大流动性沙漠。它的边缘和河谷附近生长着柽柳，有许多可固定小沙包的红柳，俗称“红柳包”，天山、昆仑山发育的许多河流流入沙漠腹地。罗布洼地是塔里木盆地最低洼处，是盆地水系的最后归宿地，也是积盐中心。盆地最低海拔780米。北部有众多风蚀墩与风蚀凹地相间组成的“雅丹”地貌，大致与主风向平行。因其形状似龙，顶部是盐结块，外表呈白色，《汉书·地理志》称为“白龙堆”。围绕盆地边缘的有巴音郭楞蒙古自治州、阿克苏地区、克孜勒苏柯尔克孜自治州、喀什地区和和田地区。
准噶尔盆地是中国第二大盆地。位于天山山脉与阿尔泰山之间，大致呈三角形。盆地面积约38万平方公里。西侧的准噶尔西部山地由一系列低山丘陵组成，有几处地势较低的缺口，湿润的盛行西风能进入盆地。北部额尔齐斯河是外流河，注入北冰洋。其他河流均散失于盆地内部，所以被称为半封闭性内陆盆地。地势向西倾斜，盆底平均海拔不到500米。盆地中的古尔班通古特沙漠是中国第二大沙漠。自治区首府乌鲁木齐市及塔城地区、阿勒泰地区、博尔塔拉蒙古自治州和昌吉回族自治州等位于盆地四周。
除两大盆地外，新疆还有一些山间盆地，面积在800至4.8万平方公里之间。(1)外泄性山间盆地。指盆地内形成的河流能流达塔里木、准噶尔盆地或中亚内陆盆地，如天山的尤勒都斯、焉耆、拜城等盆地，昆仑山的布伦口、喀啦米兰等盆地，河流均能流达塔里木盆地；伊犁盆地的伊犁河则流到中亚内陆盆地。(2)封闭性山间盆地。指盆地内形成的河流，只能消失于盆地内的低洼部位或形成湖泊。如东天山的吐鲁番、哈密、巴里坤、伊吾等盆地，昆仑山系的阿克赛钦盆地、阿牙克库木盆地。
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