舉世聞名的莫高窟，它開鑿在被古宕泉（今明大泉）的泉水衝刷而成的鳴沙山崖壁上。大泉源出南山，流過莫高窟後，在不遠處潛入地下。莫高窟的第148窟中有一通《唐隴西李府君修功德碑》，碑文記載當時莫高窟的風景是“碧波映閣”。這說明現今窟前的幹涸河床本來是有河水的，而且水量很大，足以使莫高窟的樓閣在碧波中反映出來。由於古時泉水較大，所以早期開窟，都在崖麵的中層以上。唐以後水勢減小，才在下層開窟。正是這股專為莫高窟而存在的泉水，造成那一塊小小的綠洲，使莫高窟得以在四周沙山戈壁的包圍中紮根生存。鳴沙山基底在地質上屬玉門係礫岩，無數的礫石借碳酸鈣的粘合力膠結在一起，質地較鬆，容易鑿窟而不任雕鐫，所以莫高窟造像的雕塑工藝和雲崗、龍門的花崗岩石刻不同，多是以石木為胎的彩繪泥塑。正因為雕塑受到自然條件的限製，更特別發展了壁畫，形成了特色獨具的莫高窟藝術。加之受益於氣候幹燥等沙漠戈壁的特殊自然條件，這一藝術瑰寶得以避免蟲害黴變和朽爛，有很大一部分相當完好地保存了千年以上。自然條件也有對莫高窟藝術不利的一麵。首先是猛烈的風沙無情的侵襲，曾掩埋了許多洞窟，毀傷了許多珍品。再就是地震，早期的十六國和北魏洞窟集中的崖麵南段中心部分，在宋以前的一次地震中曾有崩毀。
4、庫姆塔格沙漠
庫姆塔格，維吾爾語即沙山之意。該沙漠分布在新疆東部，甘肅敦煌以西，阿爾金山以北，羅布泊低地、玉門關以南。東西較長350km，南北最寬120km，麵積約2.28萬km2。這裏是我國極端幹旱地區之一，濕潤氣流不易到達，年降水量僅10mm～30mm，自然條件嚴酷，植被特別稀疏。其主要特色是：(1)幾乎全為流動沙丘，分布密集，起伏很大。因受主風向—東北風的影響，在阿爾金山山前地帶，沙丘做東北-西南走向順山坡向上延伸，覆蓋在海拔1250m～2000m高度的石質山地斜坡上。但由於南北方向溝穀的切割，沙丘主要分布在溝間梁狀山坡上，相對高度在100m～200m，也有達300m以上者，因而地麵起伏相當大。在沙漠邊緣及東部一些南北方向溝穀的源頭有泉水出露，水分條件較好，生長有紅柳、沙拐棗、白刺等植物。這些植物攔截了風沙中的沙子，形成半固定灌叢沙丘，一般高1m～5m，也有高達10m左右者，但麵積不大。(2)獨特的沙丘類型。在庫姆塔格沙漠北部，主要為羽毛狀沙壟分布地區，麵積約4000km2，占整個沙漠麵積的1/5。羽毛狀沙丘是在新月形沙壟的基礎上發育演變而成的，在東北-西南走向的沙壟間，兩旁排列著無數平行的小沙壟與沙埂交角接近直角，沙壟好似羽毛的管子，沙埂好似管子兩側的羽毛，從而形成了我國獨一無二的羽毛狀沙壟。沙壟高度一般為10m～20m，兩側斜坡較平緩，坡度在15～20度之間。壟體寬50m～I00m,壟間寬500m～1000m，長幾十公裏至數十公裏，在羽毛狀沙壟的迎風坡部位常見有高起的新月形沙堆。金字塔形沙丘主要分布在庫姆塔格沙漠南部，阿爾金山北麓山前丘陵和台地上。沙丘成椎狀體，具有三角形的斜麵、銳角的頂和狹窄的脊線，一般有3～4個棱麵，各代表一個方向。此外，在庫姆塔格沙漠北緣和三壟沙一線，分布有新月形沙丘鏈。沙丘高8m～6m，也有高達數十米者，由東北向西南移動，速度為每年5m～10m。
庫姆塔格沙漠東部的陽關沙漠森林公園，東北距離敦煌市約80km，距曆史名勝古跡陽關10km。公園由5000m長的葡萄長廊、葡萄觀賞區、沙生植物園、動物園、遊泳池、兒童娛樂場和南湖度假別墅等組成，總麵積為16.65km2。這裏的葡萄品種多、含糖量高、口感佳、質量好，可與蜚聲中外的吐魯番的葡萄相媲美，有“小吐魯番”的美稱。每當秋季，是陽關沙漠森林公園的收獲季節，中外遊客可以在這裏品嚐鮮美可口的葡萄，觀賞這裏的森林和動物，體驗大漠綠洲中的田園風光和現代農民的生活情趣。
二、戈壁
人們往往把“戈壁”與“荒漠”、甚至“沙漠”混淆起來，這是不正確的。實際上，“戈壁”和“沙漠”一樣，隻是“荒漠”景觀的一種類型。戈壁一詞源自蒙古語，原意為“難生草木的土地”，主要指蒙古高原上地麵平坦、幹旱無水、植物稀疏以及地麵覆蓋著石塊和礫石的廣闊地區，主要包括剝蝕戈壁（相當於石質荒漠）和堆積戈壁（相當於礫質荒漠）兩種主要類型。實際上，幹早區的剝蝕殘山和礫石堆積與其它地區一樣，主要是流水剝蝕、堆積的結果，之所以專稱戈壁，是在於這種基岩和礫質堆積表麵長期暴露在幹旱氣候環境之下，受幹燥大氣的作用，產生了一係列與其它地區基岩和礫石層不同的特征。這種基岩和礫質堆積與幹燥大氣相互作用的界麵，被稱為戈壁麵。換言之，戈壁僅為幹旱區所特有，它形成於幹旱區的礫質堆積體和基岩麵上。
岩漠即石質戈壁，在河西走廊的分布，主要集中在走廊西部幹燥剝蝕準平原化的高原和低山殘丘上，如北戈壁等。北戈壁因在疏勒河北岸而得名，它西起省界，東至橋灣，南鄰瓜州、敦煌綠洲，北界馬鬃山南部丘陵。東西長250km，南北寬50 km。地表組成物質多為粗大風化岩塊及平緩的基岩露頭，地麵波狀起伏，多風化碎屑石礫，植被覆蓋度一般在10％以下。它有兩個顯著的特征：一是風棱石相當普遍，多呈三棱形，表麵十分光滑，是它們經受風沙流所夾的沙粒磨蝕的結果；二是暴露地表的岩石和碎石，由於陽光強烈照射，使岩石內部的礦物體積膨脹，岩石內部的鹽溶液順毛細管上升到近表麵的細孔中結晶，天長日久，便形成了一層烏黑發亮的深褐色鐵錳化合物。因地表一片黑色，被稱為“黑戈壁”。其礦物成分主要是鐵錳氧化物及高嶺石、伊利石、蒙脫石等。戈壁礫石或基岩表麵“堆積”的這種漆皮厚0.002mm～0.005mm，具有顯微層理，形成時間一般約需數千年。它可在荒漠、高山、海洋、河流、泉水環境下生成，但以幹旱、半幹旱荒漠區最發育，故又稱荒漠漆(desert varnish)，以區別於一般岩石表麵形成的岩漆(rock varnish)。新的研究認為，荒漠漆的物源以大氣塵埃為主，富錳漆皮由混生氧化錳的微有機質的生物化學作用形成。
礫漠即堆積戈壁，由於山麓河流較多，水分條件較好，礫漠植被覆蓋度可達10%～30%。由於礫漠形成時間較短，礫石表麵岩漆化過程不充分，難以形成荒漠漆皮，地表保留著原來堆積時的色調，色淺呈灰白，故稱它為“白戈壁”，如界於野馬山與三危山之間的一百四戈壁。它分布在肅北縣與敦煌市、瓜州縣交界處，屬於野馬山北麓山前洪積扇，以黨河與榆林河之間長約140km而得名。它南北寬30km，麵積約4200餘平方公裏。扇頂海拔2500m，扇緣1600m。主要由祁連山地中風化剝蝕的岩石碎屑經流水搬運出山後，隨著流水的麵狀向北分散，流速大減，所搬運的物質便沉積在山麓地帶形成。這些山麓堆積主要有衝積和洪積兩種。衝積礫石可分布較遠，但多呈線狀，麵積有限；暴雨形成的洪水，流量大，流速猛，山坡和山穀的碎屑極易被衝走，沉積在山麓地帶，形成大麵積的洪積扇，其組成物質礫徑大而分選差。這些礫石層堆積很厚，一般越近山麓厚度越大，從幾十米到幾百米不等。風力在礫石層表層進行吹蝕，把較細物質吹走，使殘存地麵的物質越來越粗，從而形成了“礫麵”。
三、綠洲
綠洲是一種獨特的地理景觀，指在幹旱荒漠中有水源，適於植物生長和人類居住，可供人類進行農牧業和工業生產等社會經濟活動的地區。一般呈帶狀或點狀分布在大河沿岸、洪積扇邊緣地帶、井泉附近及有高山冰雪融水灌溉的山麓地帶。這些地方植物生長良好，林木蔥鬱，流水潺潺，與周圍沙漠、戈壁景色迥然不同，猶如散布在廣袤沙漠中的綠色島嶼。綠洲位於有利的地貌部位，土層深厚，既有灌溉之利，又無土壤鹽漬化之慮(特別是老綠洲)，加上日照豐富，農業常可獲得穩產高產，成為“荒漠中的明珠”。幹旱區沙漠、戈壁廣布，氣候幹燥，自然條件嚴酷，農業的特點是“非灌不殖”、“地盡水耕”，也就是說：“沒有灌溉就沒有農業”。隻有在那些具有穩定地表水源的河流沿岸和地下水源較豐富的潛水溢出帶，人們才能引水灌溉，使光、熱、水和生物資源得到結合，栽培植物，飼養牲畜，發展農業。這是綠洲農業不同於一般農業地區的一個最主要的特點。綠洲的存在與水源相聯係，其水體來源大致有兩個方麵：一是高山降水、冰雪融水及相應形成的地表徑流和地下水，以我國新疆、河西走廊的綠洲為代表。在西北內陸幹旱區，冰川融水的重要性尤其突出，如塔裏木河各源流區冰川融水補給比例多達30%～80%。正是由於冰雪的存在，才使得我國深居內陸腹地的幹旱區形成了許多人類賴以生存的綠洲，也使得我國幹旱區有別於世界上其它地帶性幹旱區。這種冰雪-綠洲景觀及其相關的水文和生態係統穩定和持續存在的核心是冰雪，沒有冰雪就沒有綠洲。二是流量較大、水量較穩定的常年性河流，我國以銀川平原、河套平原為代表，世界上北非的尼羅河穀地亦屬此例。
綠洲與沙漠、戈壁同處於幹旱地區，氣候上有許多共同點，特別是光照和熱量條件共性較多。但綠洲內林帶成網，溝渠縱橫，作物茂盛，土壤含水量和土壤質地與沙漠下墊麵相比，發生了根本變化，所以綠洲氣候與四周氣候又有著明顯的區別。研究發現，沙漠或戈壁中孤立的綠洲和湖泊，由於其下墊麵熱力非均勻性，在行星邊界層內形成一種特殊的氣候現象—冷島效應。如1984年在河西走廊張掖的實際觀測，綠洲同戈壁在1m高處的溫差最大達5.4℃,平均溫差達2．5℃(兩觀測點相距20km)。有時甚至觀測到綠洲氣溫低於沙漠、戈壁8℃以上的情況。在農業生產上，綠洲具有明顯的優勢。由於那裏光能資源豐富，太陽輻射總量大，溫度春高秋低，晝夜溫差大，所以有利於光合作用產物的積累，農作物果實中糖分和蛋白質含量較高。在水源和肥料來源有充分保證的條件下，農作物產量往往較高，質量也較優良。農作物種植麵積的大小主要取決於灌溉水源數量的多少，一般以種核小麥、棉花、玉米等作物為主，水源特別豐富的局部地方，也有種植水稻的，如張掖綠洲等。
河西走廊綠洲直接、間接以高山降水和冰雪融水為其生命源泉，而這種水源的總量和可采用量都有一定的範圍，使綠洲發展受到局限和抑製。換言之，可利用的水資源量(包括地表水、地下水)基本決定著綠洲的規模和承載力。可見，水資源在綠洲生態係統中占有核心地位，是綠洲盛衰的主要製約因素。祁連山北麓一般很幹旱，景觀與平地相似，多為荒漠或荒漠草原。但隨著海拔高度升高，山區降水量不斷增加，特別是山地迎風麵因山脈攔截水汽可以獲得較多的地形降水，從而形成幹旱荒漠區的“濕島”，不少山坡上生長有綠色的草原，甚至茂密的森林。雪線以上則為終年積雪並發育成大陸性冰川，暖季冰雪融化與雨水共同補給河流。發源於高山冰雪區和中山森林草原帶的大小河流，彙聚在山前傾斜平原或山間盆地，形成串珠狀的沃野綠洲，成為茫茫沙漠中綠色生命的家園，為人類活動提供了廣闊的曆史舞台。正如《通鑒》所雲：“姑臧城南天梯山上，冬有積雪，深至丈餘，春夏消釋，下流成川，居民引以灌溉”。從以地勢和地貌形態為主的地域類型組合狀況來看，本區的山地以及盆地中的沙漠、戈壁都是人類難以駐足的地方。洪積傾斜平原有局部的人類活動和土地利用，河流衝積平原及其低階地是人類活動最頻繁的精華所在。總計由石羊河中下遊至疏勒河中下遊，共有較大綠洲18塊，麵積19350km2，占河西走廊麵積17.4%，僅占全河西7.1%。各綠洲由東愈向西北部，麵積愈小，其中以武威、古浪綠洲最大（3320km2），張掖、高台綠洲次之（3230 km2），走廊最西端的南湖綠洲最小（僅30 km2）。
東部的石羊河流域，包括武威盆地和民勤盆地兩部分。武威盆地麵積約1.6萬平方千米，除盆地邊沿有中低山（大黃山等），內部有大麵積山麓洪積平原（祁連山北麓）和戈壁（太平灘、九壩灘、青山灘等）、沙漠（東沙窩、北沙窩等）外，盆地中心平坦的衝積湖積平原海拔1500m，麵積約6000km2，由石羊河所貫穿。這裏地勢平坦，水文條件較好，農地集中連片，是石羊河流域的主要糧食產區，素有“銀武威”之美稱。這裏地勢平坦，水文條件較好，農地集中連片，是石羊河流域的主要糧食產區，素有“銀武威”之美稱。黑河在鷹落峽口出山後進入張掖盆地，與其兩側各支流聯合形成廣袤的洪積衝積扇群戈壁灘與衝積平原，培育了大片綠洲土地。張掖綠洲，水源充足，農業潛力較大，曆來為河西政治、經濟中心，曆史上有“金張掖”之稱。疏勒河中下遊自西漢建立敦煌郡（公元前111年）及其所領的敦煌、冥安（今布隆吉）、效穀（今城灣四站）、淵泉（今柳河）、廣至（今踏實西北的破城子）、龍勒（今南湖）6縣，均設置在黨河與疏勒河山前衝積扇邊緣窪地帶、由二河故道所經而發育成的小片綠洲區上。例如布隆吉、柳河及破城子，均位居疏勒河昌馬衝積扇前緣窪地綠洲帶；而南湖、敦煌及城灣四站，則分別位於黨河衝積扇西翼、東翼及北緣窪地的綠洲區。
走廊平地綠洲古代為東西交通及絲綢之路必經地。伴隨著“絲綢之路”的開通，成為聯係歐亞大陸幾個文明中心的重要通道。因此，在中國古代，對於河西走廊重視的程度大大超過對江南地區的重視。當中原王朝勢力強盛的時期，漢人從事農業耕作的景象便在這一地區展現出來，但當北方遊牧民族的統治波及時，農業耕作景象則開始衰退，而由畜牧景象取而代之。可見，控製河西走廊是非常重要的。時至今日，河西走廊仍是西北地區與內地的重要通道，戰略地位十分重要。甘新公路及蘭新鐵路，多以走廊綠洲各城鎮為重要的中途站，是我國發展西部區的戰略重點和邊防要地。
綠洲存在於惡劣嚴酷的環境之中，被幹旱沙漠、戈壁包圍的地緣條件和強烈依附於外區輸水的特性，更決定了綠洲生態係統的脆弱和易變的特性。從長期環境演變的角度看，曆史上各種原因造成的水源枯竭、河水斷流、土地沙化及鹽漬化、植被毀滅，往往導致聚落廢棄、綠洲遷移。例如河西走廊到處可見被流沙覆蓋的棄耕地及荒廢村舍與城廓。規模較大者有黑河中遊地區的駱駝城，下遊地區的居延和疏勒河流域的苦峪城(鎖陽城)古綠洲。曾孕育過沙井文化(一種青銅器文化，時代相當於中原地區的西周晚期至春秋戰國之間)的民勤沙井子、臨澤黑河北岸平川的漢代遺跡、敦煌南湖的唐代壽昌縣城，過去都是水草優美的綠洲，現在均已被流沙吞沒，古今環境大異其趣。