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柴达木盆地是青藏高原北部边缘的一个巨大的山间盆地，地处青海省西北部，介于东经90°16～99°16、北纬35°00～39°20之间。盆地略呈三角形，北西西－南东东方向延伸，东西长约800千米，南北宽约300千米，面积257768平方公里，为我国四大盆地之一。
柴达木盆地地处青藏高原深处，为阿尔金山、祁连山、昆仑山所环绕。处于平均海拔4000多米的山脉和高原形成的月牙形山谷中，盆地内有盐水湖5000多个，最大的要数面积1600平方公里的青海湖。柴达木盆地的雅丹地貌世界闻名，这是由于风化引起的。盆地的盐产以及矿产都相当丰富，怪不得人们将柴达木盆地誉为“财富盆地”。同时，他也属于狂风盛行的沙漠地域，在春秋两个雨季，盛行大风，受到西部昆仑山脉的阻挡，狂风在这里改变风向，同时风速也降了下来，于是在这块带状地域沉积了很多的卵石和沙粒。对于整个柴达木盆地，它是一片沙漠景象。它的腹部沉积着群山被侵蚀后落下的碎石，以及由风携带而来的碎石片和沙子。
柴达木盆地，其东北以祁连山脉为界，南界为昆仑山脉，西北界为阿尔金山脉，盆地面积12万平方公里。管理局机关原址在青海省海西州冷湖镇，1992年迁至甘肃敦煌，挂牌花土沟原油生产基地。敦煌石油基地位于敦煌市西南约7里的七里镇。敦煌基地，南距冷湖镇246公里，西南距花土沟镇557公里，东南距青海格尔木市549公里，北距兰新铁路敦煌站135公里，东距兰州市968公里，距青海省省会西宁市1226公里；城东敦煌机场有定期航班飞往兰州、西安、北京。花土沟原油生产基地，位于柴达木盆地的西部，距敦煌685公里，距格尔木市435公里(沿花一格原油长输管道伴行公里距离)。格尔木石油化工生产基地，就在青海省格尔木市，位于柴达木盆地南缘，昆仑山北麓；距西宁市783公里，距西藏拉萨市1160公里；青藏铁路(一期工程)已投入运营，西宁至格尔木847公里。
柴达木盆地地势由西北向东南微倾，海拔自3000米渐降至2600米左右。地貌呈同心环状分布，自边缘至中心，洪积砾石扇形地（戈壁）、冲积－洪积粉砂质平原、湖积－冲积粉砂粘土质平原、湖积淤泥盐土平原有规律地依次递变。地势低洼处盐湖与沼泽广布。河流主要分布于盆地东部，西部水网极为稀疏。盆地内湖泊水质多已咸化，共有大小盐湖20余个。
柴达木盆地属高原大陆性气候，以干旱为主要特点。年降水量自东南部的200毫米递减到西北部的15毫米，年均温均在5c以下，气温变化剧烈。风力强盛，年8级以上大风日数可达25～75天，西部甚至可出现40米/秒的强风，风力蚀积强烈。
柴达木盆地植被稀疏，种类单纯，以具有高度抗旱能力的灌木、半灌木和草本为主，盐生植物较多。在山麓洪积扇和冲积－洪积平原上以勃氏麻黄、梭梭和红砂灌木所组成的荒漠植被群落为主；在盐性沼泽及盐湖、河流沿岸，莎草科密生形成草丘，其中占优势的有深紫针蔺、黑苔草等盐生植被；盐湖与沼泽外围以芦苇与赖草为主。