A、天山山脉的南侧塔里木盆地，北侧是准噶尔盆地，故A正确；B、大兴安岭东侧是东北平原，西侧是内蒙古高原，故B正确；C、太行山以西是黄土高原，以东是华北平原，故C正确；D、秦岭以北是黄土高原，以南是四川盆地，故D不正确．故选：D．
