塔里木盆地是中国第一大盆地。南有高耸的青藏高原，西有帕米尔高原，北有天山山脉。夏季风很难到达封闭的盆地，这里极度干旱，平均年降水量不足50毫米。而由于大风和较高的气温，又使这里的蒸发量高达3000毫米以上。于是，除了少数绿洲外，盆地内一片沙海，仅有的几个内陆湖也日益干涸。最后完全消失在沙漠中。浩瀚的塔克拉玛干就在盆地的中部。
然而，奇迹出现了。塔里木盆地的地下居然有巨大的天然水库，仅盆地西部的地下水库每年就可提供60亿立方米优质水，相当于黄河1／8的流量。这个发现对盆地石油开发来说无疑是一个巨大的福音。
塔里木盆地的巨大水库是如何形成的呢？地下水主要是大气降水下渗积聚形成的。这就是说，从塔里木地区丰富的地下水可以推论，这里曾经有过一段气候湿润，降水丰富的时期。
据考察，塔里木地区地下水库是在漫长的地质时期里形成的。
在30万年前，塔里木和柴达木盆地都是一片海洋，后来这里的地壳被抬升成为陆地，但还是个降水比较丰富、草原和沼泽密布的湿润地带。塔里木地区在数万年的潮湿期里积聚了大量地下水。以后，南面的昆仑山，阿尔金山和青藏高原，北面的天山不断隆起，塔里木相对地沉降成为盆地。四周山地的降水和高山冰川融水大量流入盆地。当时曾有大小河流100多条，光塔里木河、和田河、阿克苏河、叶尔羌河、孔雀河这样的大河就有13条。这些河流的水在所经之处大量垂直下渗补给地下水。
周围山区的洪水和沙漠中的暴雨也会大量直接下渗变成地下水。
当然，在青藏高原彻底阻挡了夏季风之后，塔里木这一内陆封闭盆地的地下水补给就仅靠有限的冰川融水的渗透了。