新疆主要有阿尔泰山、天山和喀喇昆仑山三大山脉。
天山山脉是亚洲最大的山系之一,东西长约1700公里,南北宽250~300公里,占新疆面积的1/3,是新疆生命的摇篮。天山古有北山、阴山等称谓。天山原为古生代的褶皱山系,多为海拔四五千米以上的高山,整条山脉西高东低,并肩耸立着一座座雪岭冰峰。托木尔峰海拔7443米,是天山的最高峰。
人们以天山的地貌组成,把天山分为东北中三部分,这三列东西走向大致平行的山脉是:东天山的博格达山、巴里坤山和哈尔力克山等,山体都比较宽厚;北天山的阿拉套山、婆罗科努山和依连哈比尔尕山;中天山的乌孙山、那拉提山和额尔宾山;南天山的科克沙勒山、哈尔克他山、科克铁克山和霍拉山。在这些崇山峻岭之间,分布着大小不等的盆地和谷地,其中以伊犁谷地、大小尤尔都斯盆地、焉耆盆地、吐鲁番盆地和哈密盆地较为著名。
天山东起祁连山脚,西接帕米尔高原,横贯戈壁大漠,把新疆一分为二,在地貌、气候等方面都有着明显的差异。北疆是宜于放牧的准噶尔盆地,南疆是宜于农耕的塔里木盆地。雪峰、森林、草原的它的组成元素。东天山最高峰博格达峰5445米,它与同伴们保持着原始的自然风貌,终年白雪皑皑,景象万千。巍巍延绵的天山群峰耸立,留住了南来北往的云雾,结为冰,凝为雪,成为固体水库,春天又化做雨水汇成河流,滋润着天山脚下辽阔的草原和富饶的良田,让戈壁和干旱的新疆大地一派生机。
天山创造了一个和谐、独特的生态环境,天山是新疆人的骄傲。
宏伟壮观的帕米尔高原,是天山、喀喇昆仑山和兴都库什山等交会而成的。享有“万山之祖”的美誉。《汉书·西域传》称其为葱岭;《大唐西域记》则称之为“波谜罗”,历史上这里是丝绸之路的要冲。东晋高僧法显、唐代名僧玄奘和意大利旅行家马可·波罗,都曾攀临其境,写下了神奇惊世的游记。帕米尔—喀喇昆仑山—昆仑山系,虽然山体高大雄厚,但是降水比较稀少,因为从大西洋进入的湿气流到达昆仑山时早已成为强弩之末,从印度洋吹来的季风又被喜马拉雅山和喀喇昆仑山阻挡,形成亚洲最干旱的高山区之一。
阿尔泰山是中、蒙、俄三国的界山,横跨中俄边境的友谊峰,海拔4374米,是阿尔泰山的最高山峰。由于受西来寒湿气流的影响,因而此地雨雪丰沛,森林繁茂,草原茂盛,自然景观与新疆其他地方大不相同。元朝初年耶律楚材在《西游录》中描绘“松柏参天,花草弥谷”,群峰竞秀,景色使人神往。
阿尔泰山水源充沛,发育出哈巴河、布尔津河、克兰河、大青河、小青河等河流,汇成了额尔齐斯河、乌伦古河两大水系,河流两岸土壤肥沃广袤,水中水产丰富。喀纳斯河终年喝水丰沛,河谷中松杉、白桦、野生珍贵动植物资源异常丰富。阿尔泰山还蕴藏着大量的矿产资源,其中黄金、有色金属和稀有金属都非常丰富。
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