Хребты Алтая имеют форму веера, развернутого на запад и северо-запад. Это определяет свободное вторжение воздушных масс с северо-запада, а также проникновение степных комплексов во внутренние части Алтая. Кузнецкий Алатау и Салаирский кряж вытянуты с юго-востока на северо-запад параллельно друг другу.

В Саянах и в Туве преобладают два направления горных систем – северо-западное и северо-восточное. Западный и Восточный Саян, Западный и Восточный Танну-Ола подходят друг к другу под углом. Они как бы образуют дугу, выпуклостью обращенную к северу. Центральные хребты всей дуги поднимаются до 2500-3000 м, к северу и югу высоты снижаются до 900 м.

Алтайско-Саянские складчато-глыбовые геоструктуры обрамляют с юго-запада Сибирскую платформу. Их относят к крупному гетерогенному тектоническому сооружению, созданному в различные эры и периоды. Наиболее древние горообразовательные движения происходили в конце рифея – начале кембрия. В результате их был создан на востоке Саян байкальский складчатый пояс. К нему причленились в середине кембрия – начале девона структуры каледонской складчатости: они сформировали Саяны и значительную часть Алтая. Последняя складчатость (с конца девона) – герцинская проявилась на западе страны.

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.