Геологи в конце прошлого и начале нынешнего века считали, что горные цепи Памира образовались в самую последнюю, альпийскую, эпоху горообразования, когда волна складок надвинулась с юга на более древние горы Тянь-шаня. Геологи начала нынешнего века думали, что альпийское горообразование на Памире перестроило Алайскую систему общим движением с юга. Они считали, что оно выражалось преимущественно чешуйчатыми надвигами, которые очень далеко заходили в областях, прилегающих к Памиру, и постепенно ослаблялись в направлении на се вер к Фергане.
Опрокинутая синклинальная складка на северном склоне хребта Петра I
Загадка происхождения Памира казалась тогда решенной, так как считалось доказанным, что геологическое строение гор Тянь-шаня резко отличается от гор Памира.
Горы Тянь-шаня тогда относили к циклу горообразен вания каменноугольного периода, а Памира — к альпийской складчатости. Границей между новой и древней складчатостью считали долину р. Вахш — Вахшский сброс, отделявшую Алайский хребет от северных горных цепей: Памира.
Однако работы наших геологов в последние годы заставили отказаться от таких простых представлений. «Молодой» Памир на самом деле гораздо сложнее, чем думали раньше. Оказалось, что он не представляет чего-то целого и однородного, и в нем наметилось несколько зон, довольно резко отличающихся по своему геологическому строению друг от друга.
Наблюдения последних лет показали, что разница в строении северной дуги Памира и южной Тянь-шаня не так велика, как это казалось раньше: осевая часть Заалайского хребта сложена отложениями палеозоя, как и Алайский хребет, а более молодые отложения Заалайского хребта, как, например, третичные красноцветные толщи, имеются и на Алае.
Отложения последних периодов древней эры в Заалайском хребте сверху прикрыты толщей фиолетовых и красно-бурых пород. Аналогичная толща красно-бурых песчаников, сланцев и конгломератов установлена и на южных склонах Алая.
Повидимому, не верно также мнение, что складки Памира были обращены когда-то выпуклостью к югу, а альпийское горообразование перестроило их, обратив выпуклостью на север.
Возможно, что толща древних отложений на месте нынешнего Памира в древнюю (палеозойскую) эру была охвачена общим движением, образовавшим выгнутые к северу дуги Памира и изогнутые к югу горные цепи Тянь-шаня. Это движение создало основную структуру обеих горных областей. Более поздняя альпийская складчатость только усложнила картину, не меняя основного характера структур. Она проявилась как в области. Памира, так и Алая.
Исследуя Памир, советские геологи одновременно поставили там поиски и разведки залежей руд. Вначале они занялись промывкой песков по берегам рек, в поисках зерен руды олова — оловянного камня, чтобы затем добраться до рудных жил, размытых течением рек. В дальнейшем стали искать на Памире золото и редкие металлы. Вместе с этим они расширили районы поисков на южный и северный Таджикистан. Поисковые партии работали на склонах Гиссарского, Туркестанского и Зеравшанского хребтов; они проникли в горы западных отрогов Тянь-шаня, в районы древних горных разработок Карамазара и в плодородные долины Ферганы.
В своей работе они руководились идеями о связи рудных залежей с разломами толщ земной коры в области горных цепей и внедрениями в нее гранитных куполов.
Им удалось найти вытянутые по широте, иногда дугообразно изогнутые зоны залегания руд, или рудные пояса. В зависимости от преобладания тех или иных руд эти пояса назвали сурьмяно-ртутными, золотыми и оловянными. Нередко они накладывались один на другой, чередуясь друг с другом.
Так был найден южноферганский пояс сурьмяно-ртутных руд, месторождения которых приурочены к сводам антиклинальных складок в зонах разломов и опусканий. К числу крупнейших из них принадлежат месторождения в районе зимовки Хайдаркан, на северных склонах Алайского хребта, на склонах горы Каузан в Чаувайской долине и в верховьях р. Шинк. Рудные залежи представляют вкрапленность и прожилки красной киновари и блестящих игольчатых кристаллов сурьмяного блеска в кремнистую брекчию горная порода, состоящая из сцементированных между собой обломков, в данном случае кремня).
На Памире было установлено существование пояса золотых месторождений, пересекающего долину р. Мук-су, восточный конец которого проходит севернее озера Кара-куль до границы Памира, а западный, изгибаясь к югу, — до р. Пяндж. Россыпное золото этого пояса связано с зелеными сланцами, которые тянутся от пика Ленина, пересекая долину р. Мук-су, и с конгломератами Дарваза.