В нижнем – среднем миоцене формируются преимущественно озёрные плотные карбонатные глины с прослоями мергелей и известняков, которые иногда могут замещаться песками, галечниками и конгломератами в краевых частях впадин. Толща карбонатных глин всегда является региональным водоупором, мощность её может достигать 150 м. Озёрные отложения верхнего миоцена представлены горизонтальнослоистыми песками с прослоями суглинков и глин, а в прибортовых частях впадин песчано-галечными накоплениями мощностью до 60 м.
Комплекс полигенетических грубооломочных отложений верхнего миоцена – плиоцена представлен преимущественно мелкозернистым, грубослоистыми валунно-галечными отложениями, конгломератами, щебнями, реже песками и глинами. Суммарная мощность комплекса достигает 100 м.
Комплекс четвертичных ледниковых отложений состоит в основном из морен средне- и верхнеплейстоценового возраста, в меньшей мере из морен голоценовых, камовых и озовых формирований. В составе морен преобладает грубообломочный материал – глыбы, щебни, валуны, галька, песок, иногда почти без заполнителя, но чаще перемешанные с глинистым, суглинистым, или песчано-глинистым материалом в самых разнообразных соотношениях, изредка встречается «глинистая морена», почти не содержащая обломков. Морены выполняют понижения рельефа, залегают на склонах, но иногда представлены обрывочными нагромождениями, встречаемыми чаще всего на плоских водоразделах, обладают бугристой или бугристо-западинной поверхностью, мощность их от нескольких до десятков метров
Комплекс озёрных отложений четвертичного возраста главным образом голоценового встречается на территории Алтае-Саянского региона не очень часто. Эти отложения выполняют небольшие озёрные впадины. Чаще всего они представлены слоистым песчано-глинистым материалом, но иногда в них встречаются галечные горизонты, а в горных озёрах компленкс может быть представлен уплощёнными крупными гальками с очень небольшим количеством песчаного или глинистого заполнителя. Мощность озёрных отложений невелика, обычно не превышает нескольких десятков метров.
Комплекс лёссовидных покровных суглинков плейстоценового возраста встречается только на севере Алтае-Саянской горной страны в пределах Кузнецкого и Минусинского регионов. Это субаэральные суглинки и супуси часто пылеватые, иногда с прослоями глин и горизонтами, обогащёнными гравием и мелкой галькой и с горизонтами погребённых почв, или такого же состава и строения породы, возникшие за счёт облёссования верхних горизонтов озёрных и ледниковых отложений. В общем случае мощность покровых суглинков находится в пределах 10 – 30 м.
Комплекс склоновых и элювиальных отложений голоценового возраста представлен осыпными, обвальными, элювиальными и другими, в том числе и смешанными, типами образований. В их составе преобладают обломки, глыбы, щебень, в разных пропорциях сочетающиеся с полуокатанными и окатанными обломками, суглинками, дресвой и гравием, глиной. Состав обломочных пород зависит от состава исходных коренных пород, крутизны и протяжённости склонов, длительности переработки обломочного материала. Почти все виды склоновых отложений в процессе переноса концентрируются в промоинах и логах. Они могут перекрывать речные террасы, смешиваться с аллювием, перерабатываться речным потоком. Мощность комплекса на склонах возрастает сверху вниз от долей и первых метров до нескольких метров.
Современные инженерно-геологические условия Алтае-Саянского региона в значительной мере предопределены историей его геологического развития. Ранними этапами геологической истории обусловлен характер распределения геологических формаций в пространстве, их строение и состав, структуры и текстуры слагающих их пород, степень метаморфизма пород и условия их залегания. На поздних этапах геологического развития формировались рельеф и стратиграфо-генетические комплексы рыхлых отложений, преобразовались и приобрели современные свойства верхние горизонты скальных пород, возникла криолитозона. Сложность геологической истории, её многоэтапность привели к созданию разнообразных геологических и гидрогеологических структур, обусловливающих неоднородность инженерно-геологических условий региона.
Докайнозойские этапы развития
История геологического развития Алтае-Саянского региона – история формирования и развития разновозрастных геосинклиналей, аткже дальнейшего становления молодых (палеозойских) платформ. Ранний этап геологической истории Алтае-Саянской страны тесно связан с образованием Сибирской платформы, которая уже в конце раннего протерозоя превратились в жёсткий блок. Наиболее древние архейские гнейсы, амфиболиты, кварциты и магматиты образуют относительно небольшие массивы в центральной части Восточного Саяна и Кузнецкого Алатау. Гораздо шире распространены преимущественно верхнепротерозойские формации. Они известны в западной части Восточного Саяна, Туве, Кузнецком Алатау и Западном Саяне. В дорифейских разрезах преобладают карбонатные, сильно метаморфизованные толщи пород; вулканогенные образования приурочены к узким зонам, отвечающим крупным глубинным разломам.
Рифейские отложения представляют собой типичные геосинклинальные образования, характеризующиеся широким развитием вулканогенных пород. Начиная с этого этапа история формирования структур Алтае-Саянской страны представляет собой историю последовательного причленения разновозрастных складчатых подвижных поясов к жёсткому платформенному блоку Сибирской платформы. Процесс консолидации байкалид завершается в нижнем кембрии. Возникшие при этом структуры осевой части Восточного Саяна вытянуты вдоль современной окраины Сибирской платформы, постепенно меняя своё простирание от почти широтного до северо-западного. По мере удаления от края платформы ориентировка структур становится более разнообразной.
На остальной территории по-прежнему существовала обширная геосинклинальная область, и происходило накопление нижнекембрийских осадков, широко распространённых вдоль северного склона Западного Саяна и на западе Восточного Саяна. Среди них мс инженерно-геологических позиций важно различать два типа формаций: существенно вулканогенных и вулканогенно-осадочных и карбонатных, сложенных разнообразными известняками с незначительными прослоями кремнистых сланцев, песчаников и туфогенных пород. Геосинклинальное развитие в этих районах прекратилось в среднем кембрии. Средний кембрий представлен часто лишь нижними горизонтами. Верхний кембрий почти во всех районах отсутствует.
На территории Западного Саяна геосинклинальный режим сохранился вплоть до раннего силура. За это время здесь накопилась мощная толща песчано-сланцевых пород. Во внутренних частях встречаются мощные горизонты известняков. В Западном Саяне складчатость произошла лишь в силуре.
Весьма разнообразно геологическое строение Горного Алтая. С востока на запад здесь наблюдается омоложение возраста геосинклинальных толщ. Геосинклинальный режим закончился к верхнему девону, что позволяет относить его к раннегерцинским складчатым сооружениям. Структуры Горного Алтая характеризуются очень напряжённой линейной складчатостью.
Герцинский тектонический цикл оказал большое влияние на ранее сформированные складчатые пояса: в их пределах усложнялась складчатость, происходили подвижки по разломам, внедрялись интрузии. Возникли наложенные прогибы. Формировались и другие наложенные структуры.
Таким образом, переход от геосинклинальной к орогенной стадии развития происходил в разных частях Алтае-Саянской страны в разное время. Причём, в то время как одни её части находились ещё в стадии геосинклинальных преобразований, в других могло происходить накопление орогенных формаций, а какие-то части, испытав глыбовые или сводо-глыбовые перемещения, превращались в стабильные структуры – массивы или молодые платформы. К началу мезозоя вся Алтае-Саянская страна вступила в платформенную стадию развития.
В мезозое Алтае-Саянская страна подвергалась длительной денудации, а затем испытала обширное сводовое поднятие, на фоне которого на месте Центрально-Тувинского геосинклинального прогиба, Кузнецкого и Минусинского орогенных прогибов предыдущего этапа образуются система впадин, наследующих отдельные остаточные формы структур и знак их движения. Эти впадины имеют изометричную или неправильную форму. Помимо них возникают впадины-грабены, приуроченные к зонам разломов, рассекающих более древние структуры. В большинстве впадин происходит накопление грубых толщ с обилием конгломератов, галечников, песчаников, в последствии смятых в простые складки.
В самом конце мезозоя и на границе мезозоя и кайнозоя в Алтае-Саянском регионе возникают новые разломы, часто не связанные ни положением, ни ориентировкой с более дремними разломами, образуются небольшие грабены, опускание которых продолжается в кайнозое – формируются межгорные впадины.
Кайнозойские этапы развития
Геологическое развитие Алтае-Саянской страны в кайнозое происходит в условиях сформировавшегося горного рельефа, весьма близкого к современному. На западе высоты горных хребтов уже в начале кайнозоя были сопоставимы с существующими ныне, а в восточной части были несколько ниже современных. Наиболее существенные изменения характера рельефа территории по сравнению с докайнозойским произошли на востоке Алтае-Саянской страны.
Тектоническая активность кайнозоя начала проявляться в разных частях Адтае-Саянской страны не одновременно. Ранее всего она проявилась на Алтае, в его юго-восточной части. В восточном Саяне начало неотектоничеких движений относится к палеоцену. При этом активно проявляются как подвижки по глубинным разломам, так и по вновь возникающим разломам.