月牙泉位于甘肃敦煌西南鸣沙山北麓，古称沙井，俗名药泉，弯曲如新月，因而得名，素有“沙漠第一泉”之称，自汉朝起即为“敦煌八景”之一。
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月牙泉（Crescent Lake）南北长近150米，东西宽约50米，泉水东深西浅，泉内生长有眼子草和轮藻植物，南岸有茂密的芦苇，四周被流沙环抱，虽遇强风而泉不为沙所掩盖。因“泉映月而无尘”、“亘古沙不填泉，泉不涸竭”而成为奇观。月牙泉有四奇，分别是月牙之形千古如旧，恶境之地清流成泉，沙山之中不淹于沙，古潭老鱼食之不老。
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月牙泉自古以“沙漠奇观”著称于世，早在汉代就是游览胜地，唐代有船舸，泉边庙宇等。其南岸原有一组古朴雅肃、错落有致的建筑群，从东向西计有娘娘殿、龙王宫、菩萨殿、药王洞、雷神台等百余间。各主要殿宇有彩塑百尊以上，所绘壁画数百幅，重要殿堂均悬置匾额、碑刻，如“第一泉”、“别有天地”、“半规泉”、“势接昆仑”、“掌握乾坤”等，书法雅俊，堪称上品，至今尚有保留。
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月牙泉坐落于两条高高的沙梁之间，沙梁南北高，中间低，自东吹入的风力作用下，沙粒总是沿山梁和沙面向上卷，不会落入泉中，而且沙脊也总是保持着刀刃的形状，这就形成了沙泉共存的奇观。对于月牙泉形成一直以来有四个版本的解释：
一是古河道残留湖。认为月牙泉是附近党河的一段古河道，历史上党河改道，大部分古河道被流沙淹没，仅月牙泉一段因地势较低，地下潜流出露，汇集成湖，湖水不断得到地下潜流的补给，因而不会枯竭。
二是断层渗泉。认为月牙泉南侧有一东西向的断层，断层上盘抬高了地下含水层，下盘降到附近潜水面时，潜流通出成泉。
三是风蚀湖。即原始风蚀洼地随风蚀作用的加剧，当达到潜水面深度时，在新月形沙丘内湾形成泉湖。
四是人工挖掘。认为月牙泉形状与半轮新月惟妙惟肖，好似人工刻意修饰的结果，加之古籍中有“沙井”的记载，既然称井，必然是人力劳作的结果。
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历史上的月牙泉不仅“千古不涸”，而且水面、水深皆极大。据文献及其它文字记载，这里一直是碧波荡漾、鱼翔浅底、水草丰茂，与鸣沙山相映成趣，甚至还能行大船，有道是“池水极深，其底为沙，深陷不可测。”直到1960年前，泉水也没有大的变化，最大水深9米，湖水面积22.5亩。上世纪70年代中期，当地植被破坏、水土流失，导致敦煌地下水位急剧下降，从而月牙泉水位急剧下降。另外，据航拍及有关资料显示，月牙泉周边鸣沙山体向泉水方向发生移动，月牙泉面临着沙山掩泉的威胁。
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