在5亿年前，新疆地区曾是一片广阔的海洋，而准噶尔盆地与塔里木盆地则是两块孤立的小岛。随着时间的推移，一次强烈的地壳运动将这两个小岛从海底隆起，使它们变成了陆地，并逐渐成为了群山环抱的盆地。后来，天山山脉再次上升成为高峰，这标志着这对“孪生兄弟”最终分开。
准噶尔盆地位于天山和阿尔泰山之间，它呈不等边三角形，东西长850千米，最宽处南北为380千米，面积达30多万平方千米，是中国第二大盆地。由于其西北边缘有许多缺口，大量来自大西洋、北冰洋的湿润气流使得这里年降水量可达到100～200毫米，比塔里木盆地要湿润一些。不过，这些缺口也是冬季冷空气通道，使得该区域1月平均温度低至-20℃左右，为温带半荒漠气候。
绿洲在准噶尔盆地较为稀少，但主要分布在天山北侧，是小麦、瓜果等作物的主要产区。此外，该区域地下蕴藏着丰富的地质资源，如石油和天然气。而乌尔禾风城，则是一处由泥岩和沙岩经过风力的长期作用而形成的地貌，其陡峭方形状犹如古代城堡一般雄伟。在准噶尔盆地东部，将军戈壁的一处风蚀洼内发现了硅化木，这表明一亿年前的环境相当温暖且雨量充沛，有利于森林生长。
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