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.
Оледенение. Площадь современного оледенения П. около 8400 км2 . Крупнейшие центры оледенения — хребты Академии Наук, Заалайский, Рушанский и Северо-Аличурский, Язгулемский, Петра Первого, Дарвазский и Зулумарт. Снеговая линия на С.-З. располагается на высоте 4000—4400 м, в центральном и восточном районах на высоте 5000—5200 м. Общее число ледников около 3000. На Западном П. преобладают долинные ледники. Крупнейший долинный ледник П.— Федченко (длина 77 км ) в хребте Академии Наук. На Северо-Западном П. расположены ледники: Грумм-Гржимайло (36,7 км ), Гармо (27,5 км ), Сугран (24 км ), Географического Общества (21,5 км ), Фортамбек (20 км ) и др. В Заалайском хребте наиболее крупный ледник — Б. Саукдара (25 км ). Для некоторых ледников П. характерны периодические быстрые подвижки на несколько км вниз по долинам со скоростями до 100 м/сут (Медвежий в верховьях р. Ванч, ледник Ленина в Заалайском хребте и др.). На Восточном П. преобладают небольшие долинные, склоновые и каровые ледники. Современное оледенение значительно уступает древнему как по размерам отдельных ледников, так и по общей площади их распространения, охватывающей почти весь П.
Реки и озёра. Реки относятся главным образом к бассейну Амударьи. Крупнейшая река П.— Пяндж. Притоки Пянджа справа: Гунт с Шахдарой, Бартанг (в верховье называемый Оксу, в среднем течении — Мургаб), Язгулем, Ванч. На Северо-Западном П. находятся верховья рек Обихингоу и Муксу, относящихся к бассейну Вахша. Небольшое число рек принадлежит внутреннему бассейну П. (Караджилга, Музкол и др.) и бассейну Тарима (Маркансу). Питание рек ледниково-снеговое, половодье летнее. Крупнейшее озеро П.— Каракуль (солёное, бессточное), расположено в тектонической впадине; значительные озёра — Рангкуль, Шоркуль (соединены протокой) и Зоркуль (моренно-подпрудное); меньше по размеру проточные озёра — Яшилькуль и Сарезское — возникли в результате запруды рек обвалами.
Основные типы ландшафтов. В природном отношении П. в целом тяготеет к Центральной Азии и относится к физико-географической стране Центрально-азиатских нагорий. Различия ландшафтов на П. определяются главным образом высотной поясностью, распространением рельефа восточно- или западнопамирского типа, а также резким уменьшением количества осадков и увеличением континентальности климата с С.-З. на В. и Ю.-В. Растительный покров чрезвычайно разрежен, и в ландшафтах преобладают голые скалистые или покрытые щебнем и валунным суглинком поверхности.
На Восточном П. на пространствах с выположенным рельефом господствует ландшафт холодной высокогорной пустыни и каменистого высокогорья. Древесная растительность полностью отсутствует. Растения низкорослые, приспособившиеся к суровым условиям местообитания. На плоских днищах долин и котловин и на сухих горных склонах растут приземистые кустики терескена, растения-подушки (акантолимон, остролодка и др.), памирская пижма, астрагал, местные виды полыни и луков, развиты ирисовые и мятликовые формации редкотравных степей. По дну наиболее увлажнённых долин распространены осоковые и кобрезиевые луга — сазы. Фауна Восточного П. бедна. Характерны: горный баран — архар, сурок длиннохвостый, пищуха большеухая, заяц тибетский; из птиц — тибетская горная индейка (улар), тибетская копытка, серпоклюв, тибетский ворон, рогатый жаворонок, снежный гриф и др.
Ландшафты Западного П. отличаются от восточнопамирских бо'льшим развитием растительности, но и здесь в нижних частях горных долин преобладают пустынные формации с господством полыни и саксаульчика. Выше 3200 м распространены колючеподушечниковые формации (акантолимоны, колючие астрагалы). Выше 3600 м появляются участки степей из типчака, ковыля; на осыпях растут юган, камоль. В поясе высот от 3800 до 4300 м развита низкотравная криофильная, а выше 4500—4700 м — разреженная субнивальная растительность. Вдоль русел рек Западного П. кое-где тянутся заросли (тугаи) из ивы, облепихи, тополя, берёзы, шиповника. Древесно-кустарниковая растительность разрозненно поднимается до высоты 3900 м (ивы, берёза, арча). На орошенных землях (конусы выноса, террасы) — культурные насаждения: виноград, абрикос, яблоня, груша, грецкий орех, шелковица. В горах Западного П. обитают: горный козёл (киик), бурый медведь, волк, лисица, снежный барс, камчатская куница, заяц-толай, летучие мыши; из птиц — индийская иволга, темнобрюхий улар, камчатская куропатка, сорокопут, райская мухоловка и др. Рыбами П. очень беден. Известны только маринка и тибетский голец (осман).
