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吐鲁番—哈密盆地是准噶尔—吐鲁番板块内的陆相断陷型山间盆地。自晚二叠世至中、新生代,盆地经历了四个发展阶段,发育了上二叠统、上三叠统及下、中侏罗统三套生油层系。北部凹陷是晚二叠世、晚三叠世、早、中侏罗世多期叠加的生油凹陷区,是今后寻找大中型油气田的主战场。托克逊凹陷是晚二叠世生油凹陷,五堡凹陷是晚三叠世生油凹陷。