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吐鲁番盆地位于天山脚下,是中国陆地最低的地方。吐鲁番盆地北部是博格多山,南部是觉罗塔格山,它们都是天山山脉的一部分。位于两山之间的吐鲁番盆地是一个山间断层陷落的盆地。
吐鲁番盆地经历了地质年代的侏罗纪、白垩纪、第三纪、第四纪,是一个逐渐凹陷的古老盆地,特别是在距今3000万年前的喜马拉雅造山运动期间,盆地北缘的博格达山急剧上升,而盆地南北缘的库鲁克塔格山上升幅度较小,两山之间断裂陷落,最终形成了北高南低、西宽东窄的不对称盆地。