Рельеф П. характеризуется сочетанием горных хребтов субширотного (особенно на
З.) и меридионального направлений. Первые совпадают с крупными складчатыми структурами (антиклинориями), вторые обусловлены наложением на эти основные простирания поперечных поднятий. На С. широтный Заалайский хребет достигает в пике Ленина 7134 м при средней высоте гребня 6000 м. К Ю. от Заалайского хребта протягиваются меридиональные хребты (с З. на В.): Академии Наук, Зулумарт и Сарыкольский, разделяющий бассейн Тарима и Амударьи. Хребет Академии Наук достигает максимальной высоты в пике Коммунизма (7495 м — высшая точка СССР). Восточный склон его скрыт под снегом и льдом фирновой области Федченко ледника , а западный — обрывается высокой стеной к ряду параллельных широтных хребтов (с С. на Ю.): Петра Первого с пиком Москва (6785 м ), Дарвазский с пиком Арнавад (6083 м ), Ванчский, Язгулемский с пиком Революции (6974 м ). К В. от Язгулемского хребта, в центральной части П., расположен широтно вытянутый хребет Музкол, достигающий в пике Советских Офицеров высоты 6233 м. К Ю. от него простирается хребет под названием на З.— Рушанский и на В.— Северо-Аличурский (Базардаринский). Южнее протягиваются хребет Шугнанский и Южно-Аличурский. Крайний Ю.-З. П. занимает Шахдаринский хребет, состоящий из меридионального (Ишкашимский хребет) и широтного отрезков с пиками Маяковского (6096 м ) и Карла Маркса (6726 м ). На крайнем Ю.-В., к Ю. от р. Памир и озера Зоркуль, расположен Ваханский хребет, служащий восточным продолжением Шахдаринского.
По характеру рельефа П. делят на Восточный и Западный. На Восточном П. господствует древний среднегорного типа рельеф, основание которого высоко поднято новейшими тектоническими движениями. При абсолютных высотах 4000—6000 м относительная высота обычно не превышает 1000—1500 м. Горные хребты и массивы имеют преимущественно мягкие округлые очертания, а разделяющие их долины и бессточные котловины, расположенные на высотах 3700—4200 м, широки, плоскодонны и выполнены толщами рыхлых обломочных (пролювиальных и моренных) отложений. Отдельные поднятия (хребет Музкол и др.) в гребневой части имеют рельеф высокогорного типа.
На Западном П. преобладают формы резко расчленённого высокогорного рельефа; узкие, альпийского типа хребты, со снегами и ледниками, чередуются с глубокими тесными ущельями, заключающими многоводные, бурные реки. Превышения гребней хребтов над днищами долин достигают 2000—3500 м. В облике гор господствуют голые скалы и осыпи. Рыхлые отложения в виде конусов выноса, скоплений морен, флювиогляциальных и аллювиальных террас имеют весьма ограниченное распространение. Конусы выноса и террасы служат почти единственными удобными местами для поселения и хозяйственной деятельности человека. Широко распространены ледниковые формы рельефа (троговые долины, «бараньи лбы», устьевые ступени, кары, карлинги и др.).
Рельеф восточно-памирского типа переходит в западно-памирский постепенно. На Западном П. черты восточно-памирского рельефа почти полностью утрачены, лишь кое-где сохранились небольшие, плоские или слабоволнистые поверхности на высоте около 4000—4600 м. Над ними располагаются резко расчленённые альпийские формы, а ниже — формы глубинной речной эрозии, осложнённые деятельностью древних долинных ледников и послеледниковой эрозией. Условно границу между областями распространения рельефа восточно- и западно-памирского типа проводят от гребня хребта Зулумарт по линии, соединяющей его с перевалами Карабулак и Пшарт, западными оконечностями озёр Сарезского и Яшилькуль и средним течением р. Памир.
Оформление современной структуры и образование рельефа П. связаны с интенсивными движениями кайнозоя, которые превратили П. в высокоподнятую страну; эти движения продолжаются и в современную эпоху, о чем свидетельствуют наблюдающиеся здесь землетрясения. Начало формирования современного рельефа относится к середине миоцена, когда на П. повсеместно установился континентальный режим и стала действовать речная эрозия. Эрозионное расчленение захватило прежде всего окраины горной страны (преимущественно Западный П. и горы, примыкающие к Сарыкольскому хребту с В.) и постепенно распространилось к её внутренним частям. Благодаря этому по периферии П. реки врезаны наиболее глубоко, а чем ближе к центру, тем долины менее глубоки. На Восточном П. регрессивная эрозия ещё не успела распространиться, поэтому сглаженный рельеф Восточного П. сохраняет реликтовые черты.
Геологическое строение и полезные ископаемые. В пределах П. с С. на Ю. выделяется несколько дугообразно изогнутых к С. зон, разделённых разломами и различающихся по геологическому строению.
Внешняя зона (северный склон Заалайского хребта) сложена конгломератами, песчаниками, глинами, известняками и вулканогенными породами верхней перми, мезозоя и кайнозоя общей мощностью 12—14 км. С середины олигоцена в этой зоне начались интенсивные деформации, которые создали сложные складки и надвиги . Современные структуры зоны, возможно, сорваны с основания и надвинуты к С. в виде покрова.
На Северном П. (к Ю. от гребня Заалайского хребта) распространены кристаллические сланцы верхнего докембрия, мраморизованные известняки, песчаники, глинистые, карбонатные и вулканогенные породы палеозоя, прорванные в триасе — средней юре комплексом интрузий гранитоидов. В это же время сформировалась складчатая структура зоны, в целом представляющая собой сложнопостроенный мегантиклинорий, разбитый позднейшими движениями на блоки.
Центральный П. имеет покровное строение. Автохтон (параавтохтон) сложен кристаллическими сланцами и слабо метаморфизованными породами верхнего докембрия, мощными осадочными и осадочно-вулканогенными, преимущественно морскими, частично бокситоносными, толщами среднего палеозоя — верхнего мела. Аллохтон образован маломощными осадочными породами палеозоя и более мощными отложениями мезозоя — миоцена с горизонтами вулканогенных пород. Породы автохтона прорваны интрузиями палеоген-неогенового возраста и одновременно подверглись местами интенсивному метаморфизму. Имеются гранитоиды предположительно палеоген-неогенового возраста.
Рушанско-Пшартская зона сложена терригенно-карбонатно-кремнистыми отложениями верхнего палеозоя и мезозоя, содержащими пачки диабазов и спилитов. Они смяты в опрокинутые к С. складки и нарушены надвигами. Эти породы прорваны интрузиями юрских, меловых и эоценовых гранитоидов.
На Юго-Восточном П. известны мощные терригенные морские отложения верхнего палеозоя, кремнисто-карбонатные и флишоидные породы триаса, юры, пестроцветные песчаники, конгломераты и красноцветные терригенно-туфогенные породы мела — миоцена, прорванные гранитоидами верхнемелового и эоценового возраста. Юго-Восточный П. представляет собой крупный синклинорий, осложнённый надвигами и сдвигами.
Юго-Западный П. сложен кристаллическими сланцами, гнейсами и мраморами докембрия, прорванными интрузиями меловых и олигоцен-неогеновых гранитоидов. В современной структуре П. его юго-западная часть принято рассматривать как срединный массив. Возможно также его аллохтонное нахождение среди окружающих складчатых сооружений.
Положение П. в геологической структуре Центральной Азии трактуется по-разному. Одни исследователи склонны продолжать зоны П. на Ю.-З. и В. Другие считают, что П. отделяется на В. от Куньлуня либо глубинным разломом, либо сдвигом с амплитудой в 150—200 км.
Полезные ископаемые П. связаны главным образом с процессами кайнозойского магматизма и метаморфизма (месторождения горного хрусталя, редких металлов, ртути, бора, флюорита, исландского шпата, лазурита, благородной шпинели, россыпного золота). С корой выветривания на границе триаса и перми в Центральной зоне П. связаны залежи бокситов.
Климат П. высокогорный, суровый, резко континентальный, особенно на Восточном П., замкнутые котловины которого способствуют застою охлажденного воздуха. Из-за положения П. в субтропическом поясе зимой здесь преобладают массы воздуха умеренных широт, летом — тропические. Средняя температура января на Восточном П. на высотах около 3600 м — 17,8° С. Зима длится с октября по апрель включительно. Абсолютные минимумы температур достигают — 50° С. Лето короткое и холодное. Летние температуры не поднимаются свыше 20° С. Средняя температура июля (для тех же высот, что и января) 13,9° С. В долинах Мургаба, Оксу, в бессточных впадинах (озеро Каракуль и др.) распространены многолетнемёрзлые горные породы. В долинах Западного П. средняя температура января на высоте около 2100 м —7,4° С, июля 22,5° С. Вегетационный период (с температурами 5° С) 223 сут в Хороге и 140 сут в Мургабе. Преимущественное влияние на годовой ход осадков оказывают циклонические процессы при юго-западном переносе масс. В долинах Западного П. сумма годовых осадков составляет 92—260 мм, на Восточном П. — 60—119 мм. В высокогорьях и на склонах гор количество осадков увеличивается (на леднике Федченко 1100 мм ). Максимум осадков на Западном П.— в марте — апреле, минимум — летом; на Восточном — в мае — июне и в августе. Летом на Восточном П. возможны влияния влажных тропических масс воздуха, участвующих в муссонной циркуляции Индии.
