В конце каледонского горообразования в связи с движением земной коры и возникновением разломов заложились на разновозрастном складчатом основании крупные межгорные впадины и прогибы (Чулымо-Енисейская, Минусинская, Тувинская). Впадины продолжали формироваться в герцинскую складчатость, например Кузнецкий прогиб, расположенный между Салаиром и Кузнецким Алатау. Складчатые комплексы пронизаны палеозойскими гранитоидами. В мезозое почти вся территория была сушей. В процессе ее денудации были созданы самые древние поверхности выравнивания с корой выветривания.
В кайнозое разрушенные Алтайско-Саянские сооружения испытали новые тектонические движения, выразившиеся в плавном сводовом поднятии, образовании разломов и возникновении вулканов (например, Окинская группа). По разломам произошли глыбовые вертикальные и горизонтальные смещения: одни участки поднялись на 1000-3000 м, а другие опустились или отстали в поднятии, создав межгорные котловины и долины.
В результате неотектонических движений на складчатых палеозойских поясах сформировались возрожденные складчато-глыбовые горы, нагорья и межгорные котловины. Эти морфоструктуры были изменены внешними процессами, так как подъем территории вызвал усиление эрозии, похолодание климата, развитие оледенения. Древнее двух-трехкратное оледенение испытали почти все горы. В рельефе сохранились созданные ледниками формы: кары, троги, острые гребни и карлинги, моренные гряды, холмисто-моренные и зандровые равнины. При более сухом климате в предгорьях происходило образование лессовых отложений на водоразделах и в долинах (например, в междуречье Бии и Катуни).
Внешние процессы создали сложные и разновозрастные эрозионно-денудационные и нивально-ледниковые морфоскульптуры. Находясь на разных уровнях, они обусловили морфологическую поясность. Первый пояс – ледниково-нивальные высокогорья с карами, цирками, трогами, карлингами (например, верхние части хребтов Катунский, Чуйский, Чихачева – на Алтае и Саянский, Тункинский, гора Мунку-Сардык – в Саянах). Второй пояс – древний пенеплен. Это высокие горные массивы с выровненными поверхностями и крутыми, часто ступенчатыми склонами. Над поверхностью пенеплена поднимаются отдельные останцы в виде плоских куполов или узких гребней, сложенные наиболее твердыми породами. На пенеплене сохранились остатки древней слабоврезанной речной сети и следы ледниковой аккумуляции. Водоразделы выражены неясно, в большинстве случаев плоские и заболоченные (плоские поверхности водоразделов Теректинского хребта на Алтае или многочисленных «белогорий» – в Саянах). Третий пояс – эрозионно-денудационные низкогорья и среднегорья – имеет высоты от 500 до 1800-2000 м. Это сглаженные округлые формы невысоких хребтов, широко распространенные в западной и северной частях Алтая, а также на севере Саян.
Климат и воды
Климат Алтайско-Саянской горной страны резко континентальный. Он характеризуется очень холодной зимой и прохладным летом. На его формирование существенное влияние оказывают западные воздушные массы, с которыми связано выпадение основного количества осадков, а также континентальный воздух умеренных широт в предгорьях Алтая и Саян. Важное значение имеют орографические условия, определяющие резкие климатические контрасты (неравномерное выпадение осадков по территории, вертикальная климатическая поясность, инверсии температуры, развитие горно-долинных ветров, фенов). Влияние западной циркуляции сильнее проявляется на наветренных склонах и хребтах выше 2000 м. Это отражено в формировании различных природных комплексов лесного и высокогорного поясов, а также современного горно-долинного оледенения. Заметные различия в климате можно наблюдать в отдельных частях страны. Алтай и Кузнецкий Алатау в большей степени, чем Саяны и Тувинское нагорье, испытывают влияние западных воздушных масс и дальше расположены от центра азиатского антициклона. Поэтому климат Алтая и Кузнецкого Алатау менее континентален (меньше амплитуда годовых температур и больше осадков). Наибольшей континентальности климат достигает в замкнутых котловинах, особенно в Тувинской.
Зимний режим погоды определяет Азиатский максимум. Средние январские температуры изменяются в больших пределах: от -16-18°С в предгорьях Алтая, до -34°С в Тувинской котловине. Зимой дуют слабые юго-западные ветры; иногда они переваливают через хребты, превращаются в фены и способствуют повышению температуры. На склонах гор зимняя температура несколько выше, что связано с температурными инверсиями. Наибольшее количество снега выпадает на наветренных склонах Алтая и Саян (до 150-200 см).
Лето в горах прохладное, усиливается западный перенос, циклоническая деятельность и выпадают осадки; на западе Катунского хребта – до 2500 мм, в котловинах – около 200-300 мм, а минимум составляет менее 200 мм (в Чуйской и Хемчинской котловинах). Средняя температура июля в горах около 10-14°С и более, в предгорьях и межгорных котловинах – до 19-20°С. Годовое количество осадков в наиболее высоких хребтах достигает 1200-2500мм.
Климатические условия и древнеледниковый рельеф высокогорья способствуют развитию современного оледенения. Наибольшее количество ледников сосредоточено на Алтае – там известно около 1500 ледников общей площадью 910 км2. В Саянах оледенение имеют только наиболее высокие массивы Восточного Саяна и Восточно-Саянского нагорья. Высота снеговой границы на западе страны достигает 2300 м, а к востоку она поднимается на Алтае до 3500 м (в хребте Чихачева) и в Саянах до 2940 м (на горе Мунку-Сардык).
В Алтайско-Саянской горной стране находятся истоки рек Оби и Енисея и их многочисленные притоки. Все реки имеют горный характер. В связи с разнообразием условий формирования стока поверхностный сток в разных частях страны различен. Наибольший сток характерен для хребтов Центрального Алтая и Кузнецкого Алатау. Источниками питания рек являются талые снеговые воды, летне-осенние дожди, а в ледниковых районах существенную роль играет ледниковое питание. Сток большинства рек за теплый период составляет до 80-90% годового.
На Алтае много озер, большинство которых располагается в древних ледниковых карах. Крупнейшее озеро Алтая – Телецкое – имеет тектоническое происхождение.
Почвы, растительность и животный мир
Почвы и растительность региона в своем распространении подчинены отчетливо выраженной высотной поясности. У предгорий Алтая и Салаирского кряжа заканчивается широтное простирание степной и лесостепной природных зон равнин России. Степи из Западной Сибири заходят на склоны хребтов и в межгорные котловины. На склонах степь и лесостепь поднимаются до высоты 500-700 м. Под степями формируются в различных условиях рельефа, тепла и влаги черноземы и каштановые почвы: в предгорьях северо-западного и северного Алтая – черноземы обыкновенные, а севернее, в предгорьях Салаирского кряжа и Кузнецкого Алатау, – черноземы выщелоченные. Для межгорных котловин характерны черноземы выщелоченные, обыкновенные, южные и горные, а в наиболее сухих местах – горные каштановые почвы.
Горы покрыты преимущественно таежными елово-пихтовыми, а также лиственничными, лиственнично-кедровыми и сосновыми лесами. На наиболее увлажненных склонах запада и севера Алтая и Саян под пихтово-осиновыми лесами (черневоя тайга) образовались горные серые лесные почвы. На внутренних хребтах с более континентальным климатом под лиственничными и сосновыми лесами господствуют подзолистые, буро-таежные и кислые неоподзоленные почвы. В Саянах и Туве, где значительно распространена многолетняя мерзлота, формируются мерзлотные почвы – таежные подбуры, которые часто встречаются к востоку от Енисея.
Значительные площади занимает высокогорный пояс, состоящий из кустарников (ерников), субальпийских и альпийских лугов, горной тундры, местами каменных россыпей и ледников. Он расположен на различных высотах. Самое низкое положение нижней границы высокогорного пояса находится в северной части Кузнецкого Алатау (всего на высоте 1100-1150 м. К югу и юго-востоку страны эта граница поднимается все выше. Например, в Туве, на нагорье Сангилен, она уже достигает 2100-2300 м.
Природа Алтайско-Саянской горной страны закономерно изменяется как в меридиональном, так и в широтном направлении.
Эта закономерность прослеживается во всех высотных поясах. Так, существенные различия в высокогорном поясе наблюдаются между Алтаем, Саянами и Восточно-Тувинским нагорьем. На западе (Алтай) в условиях избыточного увлажнения, мощного снегового покрова и низких температур широко распространены субальпийские и альпийские луга с разнообразным видовым составом. Под луговой растительностью сформировались горно-луговые почвы. На востоке (Саяны, Тувинское нагорье), где континентальность климата выражена более ярко, альпийские и субальпийские луга приурочены только к пониженным увлажненным участкам высокогорья, а кругом господствуют горные тундры, представленные сообществами кустистых лишайников на горно-тундровых светлых слабогумусированных почвах, травянисто-лишайниковыми сообществами на горно-тундровых торфянистых почвах, травянисто-дриадовыми сообществами на горно-тундровых дерновых почвах. Все тундры Алтайско-Саянской горной страны по флористическому составу и своему облику близки к северным равнинным тундрам. Это, по-видимому, обусловлено историей развития природных зон и высотных поясов Северной Азии в четвертичный период.
Животный мир Алтайско-Саянской страны характеризуется большим разнообразием. Это обусловлено пестротой современных географических ландшафтов (от степей до высокогорной тундры и ледников), историей их формирования, а также пограничным положением страны между двумя крупными зоогеографическими подобластями Палеарктической области: Европей-ско-Сибирской и Центрально-Азиатской. Животный мир состоит из таежных, горно-тундровых и степных видов, среди последних имеются животные Центрально-Азиатской подобласти.