Важнейшим отличием кайнозойских этапов от всех предыдущих является преобладающая роль зкзогенных факторв над эндогенными в формировании реьефа и отложений, всех компонентов инженерно-геологических условий территории. Экзогенными процессами обусловлено накопление различных континентальных комплексов рыхлых отложений, которые концентрируются главным образом в межгорных впадинах и речных долинах. Склоны и водоразделы в течении кайнозоя служат, в основном, источниками поступления обломочного материала или транзитными путями его перемещения.
Климат региона в кайнозое постепенно сменялся на всё более холодный, но эта смена происходила неравномерно: временами наступали кратковременные периоды повышения температур, но никогда не достигался уровень предшествовавших эпох. Смена климатической обстановки сказывалась на характере экзогенных процессов, а также на составе и строении образуемых на этапах осадков.
По условиям формирования отложений, определяемых сменой тектонической и климатической обстановок, и характеру тесно с ними связанных комплексов экзогенных процессов, в формировании современных инженерно-геологических условий в кайнозойской истории Алтае-Саянского региона выделяют семь этапов:
Позднемеловой-палеоценовый этап отличается жарким и влажным тропическим и субтропическим климатом. Преобладающую роль на этом этапе играют процессы химического выветривания; начало процесса корообразования относится к концу раннего мела и к поздней юре. Тектонические подвижки, имевшие характер медленных поднятий и опусканий, продолжались; сними связаны активизация склоновых процессов и размыв кор выветривания, образование толщ пород, сложенных слабо перемытым материалом.
Эоцен-раннеолигоценовый этап характеризуется активизацией восходящих движений, проявившейся не одновременно в разных частях Алтае-Саянского региона. Тектонические движения ведут к дальнейшему медленному погружению днищ впадин-грабенов и формирование котловин, частично заполненных осадочными накоплениями.
Средне-верхнеолигоценовый этап характеризуется затуханием тектонической активности. В котловинах формируется озёрно-болотные, преимущественно глинистые угленосные отложения. Вместе с тем в олигоценовых разрезах Чуйской впадины встречаются прослои галечников и гравия, указывающие на существование периодов интенсивного размыва, которые могли быть следствием кратковременных вспышек тектонической активности или резкого увеличения атмосферных осадков.
Нижнне-среднемиоценовый этап – один из наиболее важных в кайнозойской истории региона. В течении всего этапа сохраняется влажный и значительно более тёплый, чем современный, климат, что приводит к росту числа озёр или увеличению размера озёр в ранее созданных озёрных котловинах. Вертикальные движения приводят к частичной перестройке рельефа и деформации домиоценовых отложений в зонах подвижек.
В районе современного Окинского плато в раннем миоцене возникают очаги вулканической деятельности и начинают формироваться туфогенно-осадочные и эффузивные породы. Вулканы действуют на сравнительно небольшой территории, лишь к концу этапа площадь вулканической деятельности расширяется.
Верхнемиоцен-плиоценовый этап – новый цикл тектонической активности, фиксируемый накоплением грубообломочных отложений Горного Алтая. Вулканическая деятельность в южных частях Восточного Саяна нарастает, охватывая всё более площади, но с середины плиоцена в восточных районах вулканизм начинает затухать, площади его сокращаются, зато происходит расширение вулканической деятельности на западе этого района. Суммарная площадь проявления вулканической деятельности достигает максимума к концу неогена.
Плейстоценовый этап отличается от предыдущих прежде всего возникновением и развитием оледенений. Тектоническая обстановка также существенно отличается от обстановки предыдущих этапов кайнозоя: продолжается постепенное затухание тектонической активности, крупноглыбовые перемещения сменяются относительными перемещениями по разломам, хотя медленные поднятия отдельных морфоструктур продолжаются.
Голоценовый этап отличается заметным потеплением климата. На период 9 – 4,5 тыс. лет тому назад приходится климатический оптимум – наиболее тёплый отрезок времени за весь четвертичный период, после которого наступило полное похолодание. Тектоническая активность значительно снизилась и проявляется в незначительных блоковых подвижках, вызывающих возникновение землетрясений и проявляющихся в особенностях геоморфологического строения территории. Мощности отложений, сформированных в течение голоцена, обычно измеряются первыми метрами.
Общий результат развития Алтае-саянского региона в кайнозое представляет собой то, что склоны и водоразделы оказываются сложенными с поверхности крепкими скальными породами, нарушенные узкими, но иногда протяжёнными зонами дробления и тектоническими разломами. Наиболее крупные разломы оказываются совмещёнными с долинами рек. Рыхлые породы в водоразделах и склонах сохраняются лишь в виде незначительных по площади корах выветривания. Межгорные понижения заполнились сложными комплексами рыхлых пород, водоносными вне зоны промерзания.
Алтае-Саянский инженерно-геологический регион по своему гидрогеологическому строению отвечает единой гидрогеологической складчатой области, представляющую собой сложную систему гидрологических массивов с мелкими артезианскими бассейнами.
Гидрогеологические массивы, сложенные осадочными и метаморфическими породами докайнозойского возраста и интрузивными породами, содержат трещинно-поровые воды зоны трещиноватости скальных пород, трещинно-карстовые воды в районах развития карбонатных разностей и трещинно-жильные воды зон тектонических нарушений.
Наиболее развиты по площади воды зоны приповерхностной трещиноватости, на большей части территории имеющей мощность не более 100 м, но иногда достигающие 150 м и более. Глубина залегания трещинных вод – до 50 – 60 м. В связи с различной степенью трещиноватости пород воды распределены неравномерно как поп площади, так и в разрезе. Многие высоко подняты в рельефе участки, особенно сложенные интрузивными породами, сдренированы на всю мощность трещиноватой зоны и водоносны лишь во время дождей. Преобладающая водообильность пород невелика: дебиты родников 0,1 – 3 л/с, лишь иногда достигают 10л/с.
Трещинно-карстовые воды широко распространены на Кузнецком Алатау в карбонатных толщах нижнего кембрия и верхнего протерозоя. В зависимости от рельефа местности и степени закарстованности пород трещиновато-карстовые воды встречаются на глубине до 400 м и образуют различные и весьма неустойчивые во времени скопления в известняках, мраморах, доломитах. Дебит родников, достигающий 600л/с, а иногда и более, может резко изменится во времени.
Трещинно-жильные воды, приуроченные к зонам тектонических нарушений, часто выходят на поверхность в виде восходящих родников с дебитом до 5 – 10 л/с, а дебиты скважин достигает 50л/с. От других типов вод отличаются минерализацией и солевым составом: встречаются гидрокарбонатные натриево-кальциевые и гидрокарбонатные натриевые, сульфатные натриевые, азотные кремнистые, сероводородные воды. Обычно это холодные, иногда термальные воды, пресные, солоноватые с минерализацией до 3г/л, реже солёные. В них чаще, чем в других типах вод, встречаются агрессивные по отношению к бетону и металлу.
Криогидрогеологические массивы отличаются от описанных, широким, практически сплошным, развитием многолетнемёрзлых пород, мощность которых, как правило, превышает мощность зоны трещиноватости. На территориях с прерывистым развитием многолетнемёрзлых горных пород могут присутствовать участки как гидрогеологических, так и криогидрогеологических массивов со всеми присущими им особенностями.
Артезианские бассейны приурочены к межгорным впадинам, выполненными рыхлыми кайнозойскими отложениями, в меньшей мере формациями мезозоя. Подземные воды развиты в породах всего чехла каждого из бассейнов. Основные запасы подземных вод сосредоточены в наиболее древних водоносных комплексах, выполняющих впадину. В строении артезианских бассейнов участвуют также воды зон разломов, а в бассейнах, а в бассейнах со сплошным развитием – многомерзлотных пород.
В долинах крупных рек водоносные горизонты мощностью 2 – 7 м приурочены к аллювиальным пескам и галечникам, глубина их залегания изменяется от 0,5 – 8 м на поймах до 5 – 12 м на низких террасах и до 15 – 3 м, на средне высоких и высоких террасах. Годовая амплитуда уровня грунтовых вод достигает 1 – 2,5 м, наиболее высокое его положение отмечается в конце мая, начале июня. Удельные дебиты скважин в песчано-гравийно-галечниковых отложениях пойм и низких террас близки к 1,5 л/с.
Подземные воды озёрно-аллювиальных отложений приурочены к песчано-гравийно-галечниковым пачкам, залегающим на глубине 10 – 25 м, или к прослойкам и линзам песков, залегающим среди водоупорных пород на различной глубине. Часто они имеют спорадический характер, во многих случаях обводнены незначительно. Дебиты скважин не превышают долей литра в секунду.
Подземные воды аллювиально-пролювиальных образований, слагающих предгорные шлейфы и конусы выноса, встречаются на глубине 5 – 50 м. Водоносность пород крайне неравномерна, преобладают слабоводоносные породы, но в отдельных случаях отмечаются выходы родников с дебитами до 5л/с.
Важные инженерно-геологические особенности подземных вод Алтае-Саянского региона изучены недостаточно. Особенно плохо изучена агрессивность подземных вод. Имеются указания на изменения агрессивности грунтовых вод и верховодки в зависимости от сезона. Трещинные воды могут значительно осложнять проходку горных выработок при разведке и эксплуатации месторождений полезных ископаемых, а подземные воды межгорных впадин – затруднить сооружение котлованов, карьеров и подземных горных выработок.