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新疆焉耆盆地是一中新生代盆地，通过对盆地残留中生代地层岩石特征分析，物源区位于盆地北部，碎屑由北向南搬运，在北部为粗碎屑堆积，南部为细碎屑堆积；盆地北部为辫状河相沉积，南部为滨浅湖相一辫状河相沉积；在盆地北部南天山山前和南部库鲁克塔格山上，现今仍残留有侏罗纪地层；这些都显示盆地原始沉积面貌比现今盆地要广。磷灰石裂变径迹数据显示焉耆盆地周邻山体于早白垩世中期隆升，早白垩世中期之前焉耆盆地与尤尔都斯、库车和库米什盆地在中生代是相连通的，为塔里木大型盆地的北部，晚白垩世大型盆地开始解体，焉耆盆地与这三个地区被分