塔里木盆地位于新疆南部，面积40多万平方公里，是中国面积最大的内陆盆地。盆地处于天山、昆仑山和阿尔金山之间，海拔高度在800到1300米之间，地势西高东低。盆地东西长南北短，东西最长1400千米，南北最宽520千米。塔里木盆地地势西高东低，海拔在800-1300米之间，最低点在罗布泊，海拔780米。
塔里木盆地深处亚欧大陆内部，降水稀少，盆地内沙漠广布。我国最大的沙漠，同时也是世界第二大流动沙漠，33.7万平方公里的塔克拉玛干沙漠，即位于塔里木盆地。由于塔里木盆地降水稀少，其地表水主要来自于周边山地的冰川融雪和降水，这些来自周边山地的水流在盆地内汇聚成我国最大的内流河塔里木河。
塔里木河水系图
塔里木盆地是大型封闭性山间盆地，地质构造上是周围被许多深大断裂所限制的稳定地块，盆地地势西高东低，微向北倾，旧罗布泊湖面高程780米，是盆地最低点。根据地质考察，在远古时期塔里木盆地是属于海洋的一部分。远古时期塔里木盆地位于古亚洲大陆的西面，它是特提斯洋(古地中海)的一个海湾。其北东南三面都是陆地，西面开口与特提斯洋相连。
塔里木盆地变成今天这样一个深居亚欧大陆的内陆盆地，与一件重大的地质事件有关。大约在6500万年前，印度板块向北漂移，最终与亚欧板块相撞。与其碰撞的中国陆块是由一系列破碎的小板块拼凑而成，地质较为脆弱。而印度板块是一块坚硬的整体地台，在其挤压下，中国陆块发生挤压变形隆升，最终形成青藏高原(含帕米尔高原)。
虽然中国陆地整体脆弱，但塔里木盆地所在的塔里本地台却是一块坚硬的陆块。由于塔里木地台的抵抗，塔里木盆地南侧形成了高耸的昆仑山和阿尔金山。同时其传递的挤压力也导致天山发生二次隆升，变得更为高峻。(天山早在中国陆块拼合时即已形成，不过那时没有今天这么宽大高耸。)
综上所述，塔里木盆地变成今天的内陆盆地，主要是印度板块撞击亚欧板块所导致的。在印度板块的撞击下，青藏高原和天山剧烈隆升，而地质较为坚硬的塔里木地台则没有发生太大的抬升，最终形成了今天的塔里木盆地。塔里木盆地由于曾经是海洋，因此蕴藏着丰富的油气资源，是我国重要的油气资源基地。
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