Уже в третичное время складчатый палеозойский массив казахских степей представлял собой сильно размытый и сглаженный пенеплен, омываемый с севера, запада и юга водами третичных бассейнов. Как и ныне, в различных местах этого пенеплена поднимались горы островного характера и сопки более твердых пород, а пространства между ними представляли, по-видимому, совершенную равнину. После отступания третичных бассейнов, воды их оставили плоскую первичную равнину, сложенную горизонтально залегающими пластами рыхлых отложений. Этот простой рельеф в послетретичное время испытал значительные видоизменения. По-видимому, громадные пространства Казахстана и южной части Западной Сибири (и некоторые прилежащие области) находились под влиянием однородного режима, и этот режим наложил однородную печать на рельеф всей этой области. Именно, рельеф этой области всюду получил котловинный характер, образуя бесчисленное множество замкнутых впадин различных размеров, погруженных в коренные породы. Такой котловинный рельеф развился как на месте первичных равнин третичных отложений, так и среди палеозойских отложений древнего пенеплена. Бессточные впадины эти естественно заключают водоемы стоячих вод, и таким образом мы имеем замечательнейшую по своим размерам и обилию водоемов область Казахстана и Западной Сибири.

Особенно интересны были наблюдения в окраинных частях пенеплена, например, в Экибастузском районе. Здесь произошло наложение более молодого послетретичного рельефа котловинного типа на древний рельеф размытого пенеплена с редкими островными горами и сопками. При этом выравненные эрозионные плоскости были вновь расчленены на пологие мелкосопочники. Факт этот был хорошо виден в полосе эоценовых отложений, которые в виде разобщенных нашлепок и островков прикрывают палеозойские отложения в северной части Экибастузского района. Ясно видно, что дно эоценового бассейна было почти совершенно плоско. Во время исследований 1920-х в этой полосе эоценовых отложений наблюдался ряд замкнутых депрессий, углубленных в палеозойские породы. Водораздельные пространства этих депрессий были почти совершенно плоские и прикрыты эоценовыми отложениями, которые были частично смыты, и тогда выходили палеозойские породы в значительной степени закрытые элювиальной россыпью щебня и каменистыми элювиальными почвами. В противоположность плоским водораздельным пространствам, на дне депрессий виднелся довольно оживленный мелкосопочный рельеф, причем наибольшее расчленение было приурочено к центру котловины, к берегам всегда находившихся там озер или соров (пересыхающих озер). Эти замкнутые впадины были, конечно, послетретичными. Вообще весь Экибастузский район считался бессточным и распадался на ряд замкнутых водосборных бассейнов. Эти замкнутые депрессии были очень пологи, имея глубину 10-15 м при поперечнике до 10 и более км. Характернейшей чертой мелкосопочника Экибастузского района было ничтожное развитие рыхлых отложений. Всюду на вершинах сопок и постоянно также в понижении между ними выходили коренные породы (палеозойские осадочные и вулканогеновые и прорывающие их интрузии).

Покров элювиальных, делювиальных и пролювиальных отложений нигде, по-видимому, не достигал значительной мощности (аллювиальные отложения, помимо отложений ручьев, совершенно отсутствовали). Вследствие этого, несмотря на равнинный характер рельефа, удалось легко установить, что на водоразделах между упомянутыми замкнутыми депрессиями всюду, действительно, выходили коренные породы. Среди мелких форм мелкосопочника возвышались более значительные сопки, достигавшие относительной высоты метров 100 и являвшиеся остатками более древнего рельефа. Всюду в депрессиях были рассеяны в изобилии водоемы стоячих вод, относившиеся к типу такыров, бидаяков, соров и озер. Такыры и бидаяки (пересыхающие травянистые озера) не имели морфологически выраженного ложа, в то время как соры и озера имели морфологически резко выраженную плоскодонную впадину с береговым уступом, часто с береговыми обрывами, валами и косами. Замечательно, что к берегам соров и озер постоянно приурочены выходы коренных пород. Берега эти часто были извилисты, образуя ряд заливов и каменистых мысов. Нередко само ложе соров и озер было каменисто. Расположены они были обычно среди оживленного мелкосопочника, в то время как бидаяки имели плоские берега. Вследствие хорошей обнаженности по берегам соров и озер многих из них, очень легко устанавливался факт углубления их котловин в коренные породы.

Вернемся опять к депрессиям в области эоценовых отложений. Отмечалось, что расчлененность мелкосопочника в этих депрессиях возрастает с приближением к центральному водоему. Связь развития мелкосопочника с работой дождевых вод и вод ручьев, впадающих в соры и озера, здесь была видна очень ясно. Отсюда следует, что соры и озера являлись такими точками, в которых разрушение и вынос пород шли с особой быстротой. Действительно, здесь не только произошло углубление в коренные породы на максимальную для депрессии глубину, но из этих же наиболее пониженных точек был произведен вынос всего материала, сносимого сюда дождевыми водами со всего бассейна. Повсеместная наилучшая обнаженность по берегам соров и озер показывает, что и в других местах соры и озера служили местами наискорейшего разрушения и выноса. Значит, эти водоемы являются активными факторами в образовании рельефа. Возникновение такого котловинного рельефа произошло в условиях пустыни или полупустыни, когда дефляция происходила в значительных размерах. Но и в 1920-е пересыхающие водоемы (соры) были пунктами, особенно подверженными действию дефляции. Действительно, здесь весной вследствие подвижности мелкой воды до самого дна происходит интенсивное перетирание принесенного в соры материала, разрушение берегов и стачивание каменистых частей дна. При высыхании соров и повторном смачивании дна дождевыми водами происходит химическое разложение пород, причем инсоляция и кристаллизация солей в трещинках способствуют раздроблению пород. В результате, вместо щебнистого материала берегов и ручьев, в сорах мы видим тонкий песчано-глинистый материал. Летом в жаркие дни над пересохшими сорами, как постоянное явление, наблюдается образование пыльных вихревых столбов, которые, поднимая пыль в более высокие слои воздуха, быть может имеют немаловажное дефляционное значение. Уже небольшое изменение климата в сторону большей сухости должно было в значительной степени усилить вышеописанный процесс и вызвать углубление дна пересыхающих водоемов, даже при наличии вместимости степного растительного покрова. Все наблюдения показывали, что углубление котловин происходило в недавнюю, только что минувшую эпоху и относится, вероятно, к сухой послеледниковой эпохе, на наличие которой указывают работы С.С. Неуструева, И.М. Крашенинникова и других. Очень возможно, что многие соры и в 1920-е находились в стадии углубления, в то время как углубление не пересыхающих озер закончилось. В образовании мелкосопочника большое значение должно было иметь химическое, или подпочвенное, выветривание. Влияние химического выветривания на рельеф особенно ясно выражается в «барашковом» рельефе гранитных массивов (Кой-тас). Здесь трещины, отдельности, эоловые кюветы и т.д. собирают дождевые воды, которые действуют на гранит разрушающе, превращая его на большую глубину в рыхлую дресву. Благодаря химическому выветриванию, разрушение гранита во всех случайных депрессиях, собирающих влагу, происходит быстрее, чем на выдающихся скалах. Таким образом, под влиянием подпочвенного (химического) выветривания даже совершенно однородные гранитные массивы дают в бессточной области (но при наличии дефляции) оживленный рельеф скал и крутых сопок, разобщенных лабиринтом долинок и котловин. В условиях же разнородных пород образуется характерный мелкосопочник. При образовании его, кроме химического выветривания, имело большое значение также физическое выветривание, оползание делювия, дефляция и эрозия дождевыми струями и пересыхающими ручьями. Базисом эрозии для проточных вод служили пересыхающие водоемы, углубляющиеся описанным выше способом. На долговременное химическое разложение пород мелкосопочника указывает обилие солей. Все крупные водоемы более или менее засолонены. Среди мелкосопочника встречаются даже промышленные самосадочные озера, вне всякой связи с какими-либо соленосными отложениями. Пресноводные бидаяки являются, несомненно, самыми молодыми, не успевшими засолиться образованиями. На это указывает также то, что бидаяки незначительны по величине, имеют плоское ложе и берега и расположены обычно в небольших по размеру депрессиях, в противоположность вообще более крупным сорам, успевшим углубить свое ложе и вызвать расчленение берегов.

Озера и соры, расположенные в области третичных (олигоценовых) отложений, ничем не отличаются от вышеописанных и, несомненно, образовались совершенно таким же образом. Вследствие различия геологической структуры, под влиянием того же самого пустынного режима здесь получился рельеф другого характера. Вместо мелкосопочника мы здесь имеем пологоволнистые равнины, довольно круто обрывающиеся к замкнутым котловинам озер и соров. Относительная глубина этих котловин нередко превышает 50 м.

Пустынный режим, по-видимому, захватывал громадную область. Именно этот режим обусловил образование озерной области западной Сибири, простирающейся от Урала до Оби и от Васюганских болот и тайги на севере до реки Чу и озера Балхаш на юге. Впрочем, область пустынь несомненно была гораздо обширнее, захватывая не только Центральную Азию, но, возможно, и южную и юго-восточную часть Европейской России, где также, по-видимому, рельеф имеет некоторые реликтовые черты пустынного режима. 

Однако в этом объяснении советской геологии о существовании пустынного режима в степи в недавнем прошлом есть несколько важных, но упущенных, моментов.

Во-первых, палеогеновое море не только окаймляло возвышенную часть казахской степи, но проникало вглубь ее, что доказывается нахождением пестрых олигоценовых глин в некоторых долинах и впадинах. Приходится думать, что в это время степь представляла архипелаг островов. Из этого следует также, что почти равнина степи не была полной, т.е. процесс денудации и эрозии палеозойских складчатых хребтов к началу третичного периода не достиг еще своего предела. Это присутствие высот из древних пород среди площадей, покрытых молодыми морскими отложениями, конечно, имело большое значение для истории развития форм рельефа в последующее время. 

Во-вторых, эпоха морского покрытия не сразу сменилась эпохой пустынного режима. В промежутке была весьма продолжительная эпоха пресных озер, обнимающая вторую половину третичного периода. Это было установлено почти для всего региона на основании присутствия пресноводных отложений верхнего олигоцена, миоцена, местами и плиоцена. В соседстве казахской степи эти отложения, содержащие флору, устанавливающую возраст, были найдены возле Томска, затем в Зайсанской котловине и в урочище Яр-куй, а содержащие богатую фауну позвоночных – в Тургайской области (озеро Челкар-тениз и др.). Эта озерная эпоха также не сразу сменилась пустынной. Находки богатой и разнообразной фауны нижнего плиоцена возле Павлодара на Иртыше и верхнего плиоцена в других местах Западной Сибири доказывают, что в конце третичного периода казахская степь имела еще обильную растительность и, очевидно, орошение. Следовательно, после отступления палеогенового моря новый цикл эрозии и денудации работал над расчленением и сглаживанием как остатков палеозойского рельефа, так и молодых морских и озерных отложений. В эту эпоху развивались старые и создавались новые речные долины, но не замкнутые впадины. Начало пустынного режима совпадает с ледниковым периодом: когда соседний на востоке Алтай покрылся обширными ледниками, а на севере развился ледниковый покров, доходивший до среднего течения реки Оби, в казахской степи постепенно по мере фиксации атмосферных осадков в виде снега и льда и обусловленного этим осушения климата, установился пустынный режим с его последствиями – образованием замкнутых впадин и вынесением мелких продуктов выветривания за пределы степи, превратившейся в пустыню. Но так как сухие ледниковые эпохи чередовались с влажными межледниковыми, то пустынный режим сменялся возобновлением деятельность проточной воды с образованием озер в замкнутых впадинах. В общем, история развития рельефа казахской степи была сложнее, чем наметила советская геология. Даже в послеледниковое время, вероятно, еще чередовались более сухие и более влажные эпохи, подобно установленным в Европе.

Обнаружение результатов пустынного режима в казахской степи, во время которого мелкие продукты выветривания должны были выноситься ветрами за пределы степи (так как иначе не могли бы образоваться замкнутые впадины как в палеозойском фундаменте, так и в третичных рыхлых отложениях), интересно в отношении выяснения генезиса леса, покрывающего предгорья Алтая достаточно мощной толщей, но развитого также в Кулундинской степи, в южной части Барабы и даже возле Томска. Этот лес образовался из пыли, вынесенной ветрами из пустыни Киргизии и оседавшей на окружавших ее с востока и севера степях, вероятно, совместно с пылью, сносимой с ледниковых отложений, обнажавшихся при отступании ледников Алтая и северного покрова. Можно думать, что с тем же пустынным режимом связано и образование сыпучих песков, окаймляющих правый берег Иртыша, сильно сокращавшегося во время сухих ледниковых эпох и обнажавшего отложения своего русла.