Шығыс Қазақстан облысының аумағындағы Алтайт, Сауыр-Тарбағатай, Барлық-Майлы таулары мен оларды бір-бірінен бөліп тұрған Зайсан-Алакөл ойыстары Кембриге дейін Шығыс Европа, Сібір, Тарим, Қытай-Корея платформаларының аралығында бөліп тұрған Орал-Монғол (Орал –Тянь-Шянь) қатпарлы белдеуінің құрамына кіреді.
Кембриге дейінгі архей протерезой эрасында қазіргі Шығыс Қазақстан облысының аумағындағы Алтай Сауыр-Тарбағатай, Барлық-Майлы тауларының орнында ежелгі платформаларды бір-бірінен бөліп жатқан геосинклинальды белдеу болған. Палеозой эрасының бірінші жартысындағы силур, девон дәуірлеріндегі каледон қатпарлығында Оңтүстік Алтай түзілді. Кемби дәуірінде қазіргі облыс аумағындағы Алтай, Сауыр-Тарбағатай, Барлық-Майлы тауларының орнын теңіз суы алып жатты. Теңіз табанында эвгеосинклинальды типтегі Кремнийлі-сазды тақта таста, тиллит тәрізді конглемераттар (ежелгі мұз басулар нәтижесінде түзілген) мен хемогенді эффузивті шөгінділер жинақталды. Теңіздерден кембириге дейінгі қатпарлықта түзілген жанартаулық аралдар көтеріліп тұрды. Кембири дәуірінің палеоклиматы құрғақ әрі ыстық болуымен ерекшеленді. Кембри дәуірімен салыстырғанда Ордовикте аймақтағы геологиялық режимде айтарлықтай күрделі өзгерістер болған жоқ. Теңізден аралдар тізбегі көтеріліп тұрды. Тау жыныстарының шайылуы нәтижесінде теңіз табанына Кремни сазды шөгінділер жинақталады. Ордовиктің бірінші жартысы мен соңында магмалық әрекет қарқынды жүрді. Терең тектоникалық жарықтарда жүрген интрузивтік әрекеттің нәтижесінде ультра негізгі және негізгі тау жыныстары түзілді.
Ордовиктің басында климат құрғақ, ыстық болғанымен трансгрессияның нәтижесінде теңіздердің аумағының артуына сай климат біршама жылы әрі ылғалды болады. Төменгі силурдың соңында қуатты қатпарлану үрдісінің жүруіне байланысты Оңтүстік Алтайдың негізгібіліктік жоталар тізбегі Нарым, Сарымсақты, Азутау, Сарытау, Күршім, Тарбағатай жоталары мен олардың аралықтарын бөліп тұрған тектоникалық иіндер түзілді. Силурдың соңында құрлықтың біршама көтерілуіне байланысты Оңтүстік Алтайдың қиыр шеті мен Батыс Алтайда,Сауыр-Тарбағатайда сақталды. Каледон қатпарлығының нәтижесінде түзілген тау жоталары орасан зор кесек шөгінді жыныстардың жинақталуына мүмкіндік берді. Олардың қатарына Зайсан-Алакөл ойыстарына шөккен Силурдың жоғарғы қабатында жинақталған кремнилі және сазды тақта тастар, кремнилі құм тастар, жанартаулық күлдермен спилиттер жатады.
Оңтүстік Алтайдын қиыр оңтүстігінде теңіз маржандарының фациялары мен қызыл түсті сазды жыныстарды кездесуі Силурда жылы субтропиктік климаттың басым болғанын көрсетеді
Құрлықтың көлемінің ұлғаюына байланысты Силурдың соңыда біршама құрғақ әрі жылы субтропиктік климат қалыптасты. Магмалық үрдістер біршама қарқынды жүрді. Девонның басында ежелгі саяз теңіздер қазіргі батыс Алтайда ғана сақталды. Оңтүстік Алтай каледон қатпарлығында түзілген биік тау жүйелерінің біріне айналды. Төменгі девонда экзогендік (сыртқы) күштердің әсерінен денудация үрдісі артып, пенепленденіп аласарды.
Орта және жоғарғы девонда жүрген трнсгрессия нәтижесінде Сауыр-Тарбағатай мен Батыс Алтайды су басты. Теңіз табанына кесек тау жыныстарымен қатар хелогенді әктасты шөгінділер жинақталды. Девон дәуірінде күшті тау түзілу үрдістері болған жоқ.
Геологиялық зерттеулер нәтижесінде анықталған бұрыштардың аздап үйлеспеуі мен су массаларының ығысуының байқалуы тектоникалық қозғалыстардың болғанын көрсетеді. Девонның қызыл түсті құмтастар мен эффузивті жыныстары Алтайда кең таралған. Девон қабатарында қызыл түсті шөгінділермен теңіз маржандарының кездесуі құрлықтық жағдайдың сақталуына сай төменгі девонда палеоклиматының жылы әрі құрғақ субтропиктік болғанын айғақтайды. Орта және төменгі девонда теңіздің аумағының артуына байланысты орта девонда ылғалды субтропиктік климат қалыптасты. Девон дәуірінде Сауыр-Тарбағатай мен Алтай тауында магмалық әрекеттер біршама қарқынды жүрді. Нәтижесінде қышқылды және негіздік лавалар түзілді. Тас көмір дәуәрәнде қазіргі Барлық-Майлы Сауыр-Тарбағатай,Шыңғыстау мен Алтайдың аумағында қарқынды тектоникалық қозғалыстардың жүруі Қазақстанның шығыс бөлігін тұрақсыз қозғалмалы облыстарға айналдырды. Нәтижесінде қазіргі Шыңғыстау,Барлық-Майлы,Сауыр-Тарбағатай таулары мен Батыс Алтайдың аумағындағы Холзун, Листивяга, Көксу, Үлбі, Иванов, Қатын жоталарының тізбегі түзілді. Ерте тас көмірде батыс Алтайдың орнындағы теңіз табанына эвгеоцинклинальды шөгінді қабаттар жиналып, орта және жоғарғы тас көмірде құрлық бетінде эффузивтік шөгінділер жинақтала бастады.Жер бедері қазіргі пішініне ұқсас болды.
Орта және төменгі тас көмірдің шөгінділері негізінен құрлықтың конгомераттардан, құмтастардан, әктастардан, жанартаулық күлдерден тұратын эффузивті – шөгінді кешендерден құралған. Тас көмір дәуірінің уақыт пен кеңістік ішіндегі палеоклиматтық жағдайлары алуан түрлі болды. Жоғарғы тас көмірде құрлықтың көлемінің біртіндеп ұлғаюына байланысты төменгі тас көмірде палеоклимат құрғақ болып, соңында біртіндеп ылғалданды. Орта және жоғарғы тас көмірде климат тағы да құрғай бастады. Тас көмір дәуірінде герцин қатпарлы облысында интрузивті әрекеттер қарқынды жүрді.
Пермь дәуірінде тектоникалық қозғалыстарбіртіндеп баяулап, Шыңғыстау,Барлық-Майлы,Сауыр-Тарбағатай,Алтайтаулы аймақтарығының аумағы платформалық режимге көше бастады. Герцин қатпарлығы нәтижесінде түзілген кесек тау жыныстарының қалың қабаты Нарым, Бұқтырма, Бобров, Жоғарғы қара Қобы, Өспен, Марқакөл, Жайсан Алакөл сияқты тауаралық тектоникалық ойыстарға шөкті. Сауыр-Тарбағатай таулары мен Алтайдағы пермь дәуірінің шөгінділері негізінен құмтастардан, алевролиттер мен әктастардан, құрлықтық эффузивті – кесек тау жыныстарының қалың қабаттарынан тұрады. Пермде Алтай тауында Селигумитті ылғалды климат қалыптасты./8/
Пермде аймақта интрузивті әрекет біршама қарқынды жүрді. Герцин тектогенезі аймақтың ежелгі құрылымдарын күрделендірді. Мезозой эрасында аймақта толығымен құрлықтық жағдай сақталып, денудация үрдісінің нәтижесінде біртіндеп аласарып тегістеле бастады. Палеогенде ұсақ шоқылы асала таулы аймаққа айналды. Мезозой эрасының триас дәуірінде Шыңғыстау,Барлық-Майлы, таулары мен Алтайда толығымен құрлықтық жағдай сақталды. Климаты ыстық континентті құрғақ болуы тау жыныстарының химиялық үгілуін күшейтті. Триастың соңында тауаралық иіндер мен тау беткейлеріне шөкті. Тектоникалық әрекеттер жарылуға дейін барғанмен, Кендірлік, Нарым, Бұқтырма сияқты иіндердің ірге тасының біртіндеп мантияға батуы байқалды. Палеографиялық зерттеулердің деректеріне қарағанда триас дәуірінің соңы мен юра дәуірінде Шығыс Қазақстанның климаты біртіндеп ылғалдана бастады. Ылғалды климат жағдайларында ағаш тәрізді папоротниктен, қырықбуыннан,плаундар мен қылқан жапырақты ағаштардан тұратын орман флоралары тауаралық тектоникалық ойыстарда кендірлік тас көмір кен орнының түзілуіне қолайлы жағдай тудырды. Ылғалды климат жағдайында үгілу қабатында сілтісізденген коалинді шөгінділер түзілді. Алтайдағы төменгі бор шөгінділері негізінен тауаралық тектоникалық ойыстарға жинақталған құрлықтық жағдайда түзілген. Қызыл түстік саздар мен қиғаш қабатты құмдар мен конгломираттардан тұрады. Бор дәуірінде құрғақ және аридті климат бірін – бірі алмастырып отырды. Палеогенің соңы мен неогеннің басында Альпі қатпарлығының нәтижесінде таулы Алтай тауының қайта жаңғырып біртіндеп көтерілу үрдісі болды. Тау жоталарын бір – бірінен бөліп тұрған тауаралық аңғарлар мен Зайсан қазаншұңқырына кесек конгломиратты шөгінділер жинақтала басталды. Неогеннің соңы мен төрттік дәуірдің басында қазіргі Нарым, Берел, Бұқтырма, Оба, Үлбі өзендерінің аңғарлары пай да болды. Ерте және орта плиоценде Памир, Капетдаг, Кавказ бауларының қатпарлануына байланысты Алтай тауында қарқынды қозғалыстар жүріп, тәрттік дәуірінде (төменгі және жоғарғы плейстоценде) 2000-3000м дейін көтеріліп, қөатпарлы – жақпарлы жаңғырған биік тау жүйесіне айналды. Құрлықтың көлемінің ұлғайып, ежелгі теңіздердің тартылуына байланысты шамамен 600 мың жыл бұрын Алтайда ежелгі плейстоцен мұз басуы басталды. Ол шамамен 10 –12 мың жыл бұрын аяқтады. Белгілі Гляциолог ғалым П.А. Шеркаосовтың пікіріне сүйенсек Алтайда үш мұз басу жүрген (Рисс Минадаль Вюрм) олардың алғашқысы жабын болса, соңғысы жабын сипатында болды.
Климаттағы күрт суынудан жүрген ежелгі төрттік мұз басулары мұз басу аралық кезендермен алмасып отырды. Мұзбасулар мен мұзбасу аралық кезендердің алмасуы нәтижесінде қазіргі терең сайлы тауаралық аңғарлар мен қар аңғарлары түзіліп қазіргі жер бедері қалыптасты.