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塔里木盆地（维吾尔语：تارىم ئويمانلىقى / Tarim oymanliqi / Tarim oymanliⱪi）位于中国西北部的新疆地区，是中国面积最大的内陆盆地。塔里木盆地与准噶尔盆地中间由天山隔开，南北相对，分布于昆仑山、天山、阿尔金山之间。东西长1500公里，南北宽约600公里，总面积达53万平方公里[1]，海拔高度在800至1300米之间，地势西高东低，盆地的中部是著名的塔克拉玛干沙漠，边缘为山麓、戈壁和绿洲（冲积平原）。
塔里木盆地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。因形状似龙，顶部是盐结块，外表呈白色，故《汉书·地理志》中称为“白龙堆”。[2]
塔里木盆地轮廓呈菱形，地势西高东低，向北微倾。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。东部罗布泊是盆地最低处，也是积盐中心，海拔780米。[2]
由于塔里木盆地远离海洋，周围又有高大山脉环抱，来自海洋的湿润气流不易到达，故塔里木盆地地区年降雨量极少，西缘的乌什为85毫米，阿克苏为57毫米；北缘的库车为63毫米，库尔勒为52毫米；南缘从西向东，阿图什为78毫米，喀什为65毫米，和田为35毫米，若羌为17毫米。[1]
塔里木盆地小河墓地已发掘出土墓葬与木乃伊，工具，工程陶瓷，彩陶和其他艺术品。米兰遗址就位于塔里木盆地中的塔克拉玛干沙漠中。在塔里木盆地的和田地区发现了汉晋至南北朝年代的佛教遗址。[3]
塔克拉玛干沙漠位于塔里木盆地中心，几乎终年不雨，被认为含有储量丰富的石油和天然气[4][5]。
1989年，位于塔里木盆地的塔里木油田投产，是西气东输的气源之一[6]。2015年9月14日，中国科学家发现塔里木盆地实际上蕴藏着巨大的水资源，可能超过8万亿立方米，其蓄水量是北美洲五大湖总和的10倍[7]。 盆地地下水的补给主要来自河床、渠道及田间渗漏，地下水动储量为110～148亿立方米；提高灌溉管理水平后，动储量还有70多亿立方米。地下水的合理利用，对解决盆地春季缺水和保护生态环境都有一定意义。此外，盆地内还有相当数量的地下水静储量，尤其在新生代沉积深厚的拗陷带内，如库车拗陷、喀什一叶尔羌拗陷。探明该地区的地下水资源并适量抽取，对增加新疆所需的水资源也有一定意义。
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