亿万年间，地壳横向运动时留下的无数条褶皱带和大自然的风蚀雨剥，形成了火焰山起伏的山势和纵横的沟壑。在烈日照耀下，赤褐砂岩的的闪光，炽热气流滚滚上升，云烟缭绕，犹如大火烈焰腾腾燃烧。此即“火焰山”名称之由来。

火焰山风景区主峰位于吐鲁番市区以东约40公里处“丝绸之路”北道上，海拔高度为831.7米，火焰山上高温干旱，“飞鸟千里不敢来”，但其山体却又是一条天然的地下水库大坝。

火焰山自东面西，横亘在吐鲁番盆地中部，为天山支脉之一。山体长约98公里，宽约9公里。

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