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新疆地形轮廓明显，境内高山环绕，山地与盆地相间。主要山脉有：南面和西南面有帕米尔高原、喀喇昆仑山、昆仑山和阿尔金山，北面及东北面分别为阿尔泰山和北塔山，中部有天山横贯，高峰终年积雪，多冰川。喀喇昆仑山脉的乔戈里峰海拔8611米，为新疆维吾尔自治区的最高峰，世界第二高峰。以天山为界将自治区全境分为南疆和北疆，北有准噶尔盆地，南有塔里木盆地。哈密和吐鲁番盆地一带又称东疆。此外，还有焉耆、拜城等盆地，其中塔里木盆地是中国最大的盆地，位于盆地中央的塔克拉玛干沙漠是中国最大、世界第二大的流动沙漠。盆地西侧为天山南支，东侧为地势较低、通向河西走廊的疏勒河谷，为古代丝绸之路所经之地。盆地内的河流不能外泄，以罗布泊为最后归宿。
冬季的阿尔泰山
阿尔泰山的植物种类达2000余种，其中有17种属濒危物种，212种为该地所特有，而最引人注目的当属桤木，它只生长在东阿尔泰地区。森林树种主要以西伯利亚冷杉、落叶松和白杨为主。植物种类的丰富繁茂以及特有的分布归因于该地不同的气候条件和几乎与世隔绝的地理环境。
阿尔泰山脉又名阿尔坦山、阿勒坛山，蒙古语为“金山”之意，因此又名金山。阿尔泰山位于新疆准噶尔盆地东北侧，也是新疆和蒙古的界山。山势自西北走向东南，蜿蜒约2000千米。山体平缓，从山麓到山顶呈阶梯状逐渐上升，平均海拔在3000米以上，最高峰友谊峰海拔4374米。海拔4000米以上的峰岭全年冰封，山下却变幻多姿，朝夕有不同美态。阿尔泰山是个天然花坛，无数野花各自荣枯开落，构成一幅幅斑斓绚丽的图画。阿尔泰山山体浑圆，山坡广布冰碛石，U形谷套U形谷，古冰斗成层排列，羊背石、侧碛、中碛、终碛等清晰可见。阿尔泰山多夷平面，一般公认有4级，而且地貌垂直分带明显，由高而低有现代冰雪作用带、霜冻作用带、侵蚀作用带、干燥剥蚀作用带。阿尔泰耸立于亚洲腹部的干旱荒漠和干旱半干旱荒漠地带，西风环流带来大西洋水汽，给山区带来降水。阿尔泰山的自然资源丰富多样，有多种矿藏和优良牧场，尤以森林资源中优质木材在全疆占有重要地位。
俯瞰昆仑
昆仑山横跨青海和新疆，在小比例尺地图上看的时候，只是一条细线表示这是一座山脉。实际上，昆仑山沟壑纵横，峰峦起伏。正如陈毅元帅在《昆仑山颂》一诗中写的：“峰外多峰峰不存，岭外有岭岭难寻。地大势高无险阻，到处川原一线平。目极雪线连天际，望中牛马漫逡巡。”这张照片是俯瞰昆仑时昆仑山脉的分布状态。
昆仑是“高山多重”的意思，昆仑山脉是横贯中国西部的高大山脉，西起帕米尔高原东部，东到柴达木河上游，全长2500余千米，平均海拔在5500米～6000米之间，号称“亚洲脊柱”。昆仑山脉山势宏伟峻拔，峰顶终年积雪，屹立在塔里木盆地和青海柴达木盆地的南面。昆仑山脉的新构造运动极其强烈，具有间歇性，河谷高阶地上分布有第四纪火山凝灰岩和火山砾岩。昆仑山北坡濒临最干旱的亚洲大陆中心，属暖温带塔里木荒漠和柴达木荒漠，降水稀少。昆仑山脉西高东低，按地势可分为西、中、东三段，每段都有几座海拔在6000米以上的山峰。山脉中以太古界结晶岩组成的内部山地上升最高，如公格尔峰、慕士塔格峰分别为7649米、7509米。峰顶覆盖有巨大的冰层，而且山脉隆起面上有许多放射状排列的断裂谷，数十条冰川就顺着断裂谷悬拉下来。冰雪融水除部分补给长江和黄河河源外，其余滋润西北干旱区。山地内部河流短小，多汇聚于小型盆地，形成湖泊。
帕米尔高原
“帕米尔”系塔吉克语，“世界屋脊”之意。帕米尔高原位于中国新疆西南部，塔吉克斯坦东南部和阿富汗东北部一带，是地球上几条巨大山带的山结，天山、昆仑山、喀喇昆仑山和兴都库什山都交会于此，这里也是古“丝绸之路”西去中亚的重要通道。高原海拔4000米～7700米，拥有多座高峰。中国境内的公格尔峰为7649米，慕士塔格峰7509米。山峰终年积雪，冰川广布，西北角的菲德钦科冰川，长达71.2千米，是世界上最长的高山冰川之一。山地冰川使一些荒漠河流得到水源。塔吉克斯坦境内的喀拉湖位于帕米尔北部，湖面海拔3954米，是世界海拔最高最高的内陆咸水湖之一。
准噶尔盆地中的绿洲
准噶尔盆地有众多绿洲，绿洲里生活了哈萨克族、蒙古族等多个少数民族，他们的游牧生活以及他们的民族文化风俗，亦是人文景观的亮点。
准噶尔盆地位于天山与阿尔泰山之间，属半封闭性内陆盆地，面积38万平方千米，其中沙漠约占30％。盆地东有阿尔泰山向东南延伸部分的北塔山、西有塔尔巴哈台山、萨吾尔山、赛米斯台山、加依尔山、玛依力山、巴尔勒克山等，总称为准噶尔西部山地。盆地两侧有几处缺口，西风气流由缺口进入，为盆地及周围山地带来降水。盆地北部的额尔齐斯河流入北冰洋，属外流河；盆地中南部河流属内流河。盆地最低点为艾比湖，海拔仅189米。
塔里木盆地
塔里木盆地位于天山与昆仑山系之间，属全封闭性内陆盆地，塔克拉玛干沙漠位于盆地中央，面积达33.76万平方千米，是中国最大的沙漠，也是世界上著名的大沙漠之一。盆地西侧为天山南支，东侧为地势较低、通向河西走廊的疏勒河谷，为古代丝绸之路所经。盆地内河流不能外泄，以罗布洼地为最后归宿。盆地中石油、天然气资源蕴藏量十分丰富，是中国重要的产油区。