Faits:
A. Par arrêt du 11 juin 2010, la Cour d'assises du canton de Genève a condamné X._ pour contrainte sexuelle aggravée, viol aggravé, actes d'ordre sexuel avec des enfants par négligence et menaces à dix ans de privation de liberté sous déduction de la détention déjà subie et a ordonné la poursuite, pour une durée indéterminée, de la psychothérapie entreprise durant la détention. Cet arrêt se prononce, en outre, sur les prétentions civiles.
B. Saisie de recours du Procureur général, qui entendait obtenir l'internement du condamné, ainsi que de ce dernier, la Cour de cassation pénale du canton de Genève a, par arrêt du 28 janvier 2011, rejeté l'un et l'autre. Cette décision repose, en résumé, sur l'état de fait suivant.
A Genève, le 25 décembre 2008 vers 5h00 du matin, X._ a abordé A._, née le *** 1992, et B._, née le *** 1993. Il a réussi à les convaincre de le suivre dans un appartement. Après en avoir fermé la porte à clé et indiqué aux adolescentes qu'il les avait piégées et qu'il allait les violer, X._, en rattrapant A._ qui tentait de s'échapper et en la tirant par les cheveux, l'a frappée à plusieurs reprises à coups de poing et lui a tapé la tête sur le sol. Il l'a également menacée au moyen d'un pistolet qu'elle ignorait être factice, l'a contrainte à rester à l'intérieur de l'appartement sous la menace de cette arme et lui a saisi son téléphone portable. Il lui a attaché les mains dans le dos au moyen de câbles électriques et/ou de sangles, l'a bâillonnée avec une écharpe afin qu'elle ne crie pas et a appuyé le pistolet sur sa tempe. Il a intimé à la jeune femme de faire tout ce qu'il voulait et l'a menacée de les tuer, elle et sa copine, si elles disaient un mot. Après avoir forcé, sous la menace et les coups, A._ et B._ à lui prodiguer de multiples fellations, il a contraint la première à se déshabiller, l'a traitée notamment de « pute », l'a obligée à se mettre à quatre pattes, lui a baissé son pantalon et a pénétré de son pénis le sexe de la mineure malgré son opposition. Il lui a encore imposé une fellation et a éjaculé sur le visage et la bouche de l'adolescente, qui a vomi, dégoutée par ce qui lui avait été infligé. X._ a exigé d'elle, sous la menace, qu'elle nettoie le sol. La responsabilité pénale de X._ a été jugée pleine et entière.
C. Ce dernier forme un recours en matière pénale contre cet arrêt. Il conclut à son annulation et au renvoi de la cause à l'autorité cantonale pour nouvelle décision au sens des considérants. Il requiert, en outre, le bénéfice de l'assistance judiciaire.
Il n'a pas été ordonné d'échange d'écritures.

Considérant en droit:
1. Le recourant conteste la qualification du viol (<ref-law>). Niant avoir commis un acte sexuel proprement dit, il reproche aux autorités cantonales, en invoquant la présomption d'innocence et l'interdiction de l'arbitraire dans l'appréciation des faits, d'avoir retenu que son sexe avait pénétré celui de la victime.
1.1 Dans le recours en matière pénale, les constatations de fait de la décision entreprise lient le Tribunal fédéral (<ref-law>). Il n'en va différemment que si le fait a été établi en violation du droit ou de manière manifestement inexacte au sens des art. 97 al. 1 et 105 al. 2 LTF, soit pour l'essentiel de façon arbitraire au sens de l'art. 9 Cst. (cf. <ref-ruling> consid. 2.4, p. 313; sur la notion d'arbitraire, v. : <ref-ruling> consid. 2.4 p. 5). Ce dernier reproche se confond avec celui déduit de la violation du principe in dubio pro reo (art. 32 Cst.; art. 6 par. 2 CEDH) au stade de l'appréciation des preuves (<ref-ruling> consid. 2a p. 88). L'invocation de ces moyens ainsi que, de manière générale, de ceux déduits du droit constitutionnel et conventionnel (<ref-law>), suppose une argumentation claire et détaillée (<ref-ruling> consid. 1.4 p. 287; <ref-ruling> consid. 6 p. 397; <ref-ruling> consid. 1.4.2 p. 254), circonstanciée (<ref-ruling> consid. 3, p. 105). Aussi le recourant qui se plaint d'arbitraire ne saurait-il se borner à critiquer la décision attaquée comme il le ferait en procédure d'appel, où l'autorité de recours jouit d'une libre cognition. Il ne peut, en particulier, se contenter d'opposer sa thèse à celle de l'autorité précédente, mais il doit démontrer, par une argumentation précise, que cette décision se fonde sur une constatation des faits ou une appréciation des preuves insoutenables (<ref-ruling> consid. 3.2 p. 400).
1.2 La cour cantonale a relevé que l'autorité de première instance avait pris en considération les déclarations constantes et jugées crédibles de la victime. Celle-ci avait affirmé avoir été « violée, pénétrée ». L'autre adolescente avait indiqué qu'à un moment donné, alors qu'elles se trouvaient à quatre pattes et que le recourant, posté derrière elles, avait baissé le jeans de la victime, cette dernière s'était écriée « arrêtez! Ça fait mal! ». Les constats médicaux faisaient état de lésions d'aspect frais de la région interne de la fesse droite, de l'anus et du vagin, compatibles avec le récit de la plaignante, selon laquelle elle avait été pénétrée à ces deux endroits, ainsi que dans la bouche, également blessée. Le certificat médical des docteurs C._ et D._ du 19 janvier 2009 indiquait qu'elle avait dit avoir été pénétrée par le pénis de l'accusé au niveau du vagin et de l'anus. Enfin, la victime avait entretenu des relations sexuelles antérieurement, de sorte qu'elle était à même d'identifier et de ressentir précisément l'acte qu'elle subissait. La cour cantonale en a conclu que l'on ne pouvait reprocher à l'autorité de première instance d'avoir estimé que la valeur probante de l'ensemble de ces nombreux éléments n'était pas remise en cause par une déclaration faite par l'adolescente lors d'une audience d'instruction du 16 décembre 2009, soit plus d'une année après les faits. Le recourant se limitait à opposer sa propre appréciation à celle de l'autorité de jugement et le seul fait de critiquer quelques éléments pris isolément ne suffisait pas à établir que le verdict de la Cour d'assises était arbitraire (arrêt entrepris, consid. 2.5 p. 13 et 14/22).
1.3 Devant la cour de céans, le recourant soutient, en bref, qu'un doute subsisterait. En se référant aux procès-verbaux des auditions par le Juge d'instruction du 16 décembre 2009, il relève que l'autre jeune fille a déclaré n'avoir pas vu de quelle manière la victime avait été pénétrée. Cette dernière avait elle-même indiqué « je pense que c'était avec son sexe ». Cette formulation traduirait une incertitude dès lors qu'elle avait expliqué ne pas avoir vu ce qui se passait parce que le recourant se trouvait placé derrière elle. Elle n'avait donc pu être affirmative. L'autorité de première instance aurait ainsi conclu de manière spéculative à la constatation de cet élément objectif du viol. De surcroît, aucune trace d'ADN du recourant n'avait été relevée dans le sexe de l'adolescente. Les médecins avaient expressément indiqué qu'ils ne pouvaient en aucun cas avoir la moindre certitude sur la manière dont elle avait été pénétrée. Le récit qu'elle leur avait fait ressortait d'une consultation médicale et non d'une audition judiciaire. Enfin, la cour cantonale ne pouvait rien déduire des expériences antérieures de la plaignante puisque cette dernière avait elle-même exprimé un doute.
1.4 De la sorte, le recourant répète, pour l'essentiel, dans son recours en matière pénale les arguments présentés à la cour cantonale à laquelle il oppose derechef sa propre appréciation des faits et éléments de preuve recueillis, dans une démarche essentiellement appellatoire. Le grief est, dans cette mesure, irrecevable.
Au demeurant, les deux adolescentes ont fait état, dès leur accueil au Service d'urgences pédiatriques, d'une pénétration « sans préservatif » (Rapports du Prof. E._ et de la doctoresse F._, du 29 janvier 2009, dossier cantonal, p. 157 s. et 256 s.), respectivement « avec son pénis » sans préservatif (rapport des docteur C._ et D._ du 19 janvier 2009, dossier cantonal, p. 92 ss). Entendue par la police, B._ a indiqué « après l'avoir pénétrée sans... sans protection » (transcription de l'audition réalisée par l'inspectrice G._ le 25.12.2008, dossier cantonal, p. 346 ss, spéc. 351). Ces précisions, fournies très peu de temps après les faits, dans un cadre de confiance thérapeutique, ne laissent subsister aucun doute sur le fait que la victime a, d'emblée, fait état, sans aucune ambiguïté, des éléments constitutifs d'un viol au sens de l'<ref-law>. En tant que le recourant se réfère à l'audition des victimes par le Juge d'instruction le 16 décembre 2009, il en dénature le contenu. En effet, en disant « Il était contre moi, derrière moi, je ne me suis pas retournée pour voir ce qu'il faisait », la jeune femme n'expliquait pas - comme le voudrait le recourant -, les raisons d'une prétendue incertitude, sur ce qu'il avait introduit en elle (Mémoire de recours, p. 19). Evoquant le viol, elle répondait, en réalité, à la question « Y a-t-il eu d'autres actes d'ordre sexuel? » après avoir été questionnée et s'être exprimée sur les autres sévices subis. Dans ce contexte, les autorités cantonales pouvaient, sans arbitraire, comprendre que sa réponse ultérieure à la question « Savez-vous avec quoi il vous a pénétrée? » (« Je pense que c'était avec son sexe qu'il m'a pénétrée ») n'exprimait pas un doute sur ce point précis mais son opinion fondée sur ce qu'elle avait ressenti. Pour le surplus, le recourant n'apporte aucun élément concret, scientifique en particulier, susceptible de démontrer que la pénétration digitale qu'il allègue laisserait nécessairement moins de traces ADN que l'intromission d'un pénis. Or, selon les explications fournie par la doctoresse C._ en cours d'instruction, « il est possible aussi de ne pas trouver de spermatozoïdes lors d'une pénétration non protégée sans éjaculation » (dossier cantonal, p. 484) et il est établi qu'une éjaculation du recourant est survenue immédiatement après le viol alors que le recourant était face à ses victimes. L'argumentation ainsi développée ne démontre dès lors pas en quoi l'appréciation des autorités cantonales serait insoutenable. Supposé recevable, ce grief devrait, de toute manière, être rejeté.
2. Le recourant conteste ensuite le refus de lui reconnaître une responsabilité pénale restreinte. Il reproche aux autorités cantonales d'être tombées dans l'arbitraire en ne s'écartant pas des conclusions de l'expert, dont il critique le rapport.
2.1 Lorsque l'autorité cantonale se rallie au résultat d'une expertise, le Tribunal fédéral n'admet le grief d'appréciation arbitraire des preuves que si l'expert n'a pas répondu aux questions, si ses conclusions sont contradictoires ou si, de quelque autre manière, l'expertise est entachée de défauts à ce point évidents et reconnaissables, même en l'absence de connaissances ad hoc, qu'il n'était tout simplement pas possible de les ignorer. Il ne lui appartient pas de vérifier que toutes les affirmations de l'expert sont exemptes d'arbitraire. Sa tâche se limite à examiner si l'autorité cantonale pouvait, sans arbitraire, faire siennes les conclusions de l'expertise (<ref-ruling> consid. 2 in fine p. 86).
2.2 Le rapport d'expertise psychiatrique établi le 20 juillet 2009 (dossier cantonal, p. 00511.2 ss) émane du Dr H._, responsable de la psychiatrie légale au Centre universitaire romand de Médecine légale (CURML). Ce médecin a posé le diagnostic (selon les critères CIM 10) de trouble de la personnalité dyssociale (F60.2) et de troubles liés à l'utilisation de substances psychoactives multiples; utilisation nocive pour la santé d'alcool, de cannabis et de cocaïne (F19). Le recourant ne conteste ni les qualifications de ce spécialiste, ni qu'il ait dûment répondu aux questions posées. Il ne discute pas non plus les conclusions de l'expert en relation avec le trouble de la personnalité dyssociale. Il n'y a donc pas lieu d'examiner la cause sous ces différents angles (<ref-law>). Seule est litigieuse la question de l'effet de l'addiction aux substances psychoactives, respectivement de leur utilisation au moment des faits.
2.3 Sur ce point, il ressort ce qui suit de l'expertise:
« L'expertisé affirme être consommateur de stupéfiants (cocaïne et cannabis) et d'alcool. Il affirme être sous traitement « de substitution », ce qui n'est pas le cas (cf. traitement). X._ dit consommer 10 à 15 joints par jour de cannabis depuis l'âge de 14 ans. Il affirme consommer de la cocaïne tous les jours, depuis l'âge de 18-19 ans ou au moins 1 jour sur deux, à une dose allant de 1g à 5g par jour. Ceci n'est pas confirmé par les analyses de cheveux, qui n'ont montré que la présence de cannabis. Confronté à cette contradiction, l'expertisé ne fournit aucune explication et maintient son affirmation d'une consommation quotidienne.
Il dit encore boire de l'alcool tous les jours, depuis l'âge de 14 ans, sous forme de bières et, le soir, d'alcools forts. Ses différentes consommations ne sont cependant confirmées par aucun rapport médical ou témoignage. Il n'est pas possible de connaître la consommation réelle d'alcool et de stupéfiants de l'expertisé, mais on peut constater qu'il n'a pas présenté, lors de son incarcération, d'état de manque. Il doit cependant bénéficier de fortes doses de tranquillisants. Finalement, la consommation abusive de psychotropes est probable, mais par contre la dépendance ne peut pas être démontrée (rapport, § III. Status psychiatrique, p. 6).
[...] Par ailleurs, l'expertisé affirme avoir une consommation chronique de cannabis, de cocaïne et d'alcool, également depuis l'adolescence ou le début de l'âge adulte. Quoi qu'il n'y ait pas chez l'expertisé de dépendance physique à ces substances, leur consommation chronique depuis de nombreuses années peut être assimilée à une addiction.
Enfin, l'expertisé affirme avoir été, au moment des faits, sous l'influence d'une intoxication aiguë à l'alcool, au cannabis et à la cocaïne. Aucun élément, autre que les déclarations de l'expertisé lui-même, ne permet de confirmer ces intoxications. En particulier, les résultats de la prise d'urine réalisée le 27 décembre 2008, qui montre la présence de ces substances, ne permettent pas d'en dater la consommation au soir du 24 décembre 2008. Il faut de plus remarquer que le comportement de l'expertisé, le soir des faits, a été organisé de manière à mettre en confiance puis à contraindre ses victimes. Il ne présentait donc pas un état de perturbation psychique en rapport avec une supposée intoxication polytoxicomaniaque. Celle-ci ne peut donc pas être retenue et ne peut donc pas être prise en considération dans l'appréciation de la responsabilité pénale.
En ce qui concerne spécifiquement l'intoxication à la cocaïne, les victimes elles-mêmes signalent que l'expertisé aurait consommé ce produit durant les faits. L'intoxication aiguë à la cocaïne est donc probable, mais il apparaît qu'elle a eu lieu lorsque les faits avaient déjà débuté et non avant ceux-ci. (rapport, § VI.a Discussion - Etat mental au moment des faits, p. 8 s.)
[...] En ce qui concerne les tendances addictives, celles-ci sont de nature à contraindre le sujet à avoir des comportements de recherche de drogues ou d'alcool. Ils n'ont aucun rapport avec une criminalité sexuelle. Ils n'ont donc pas d'influence sur la responsabilité dans cette affaire. On notera d'ailleurs que l'expertisé lui-même affirme consommer quotidiennement alcool, cannabis et cocaïne, sans commettre pour autant des actes de la nature de ceux qui lui sont reprochés.
En ce qui concerne en particulier la consommation de cocaïne, comme nous l'avons déjà évoqué plus haut, la seule prise qui soit probable, est celle qui a été observée par les victimes elles-mêmes. Cependant, cette prise de cocaïne a eu lieu alors que les faits avaient déjà débuté. Il ne peut donc pas être supposé que cette prise de cocaïne ait entraîné une diminution de la faculté de l'expertisé à se déterminer puisque sa détermination à commettre des actes criminels était antérieure. D'autre part, on pourra observer que ni la quantité de produit absorbée pendant les faits, ni la nature exacte de ce produit, ni l'effet de celui-ci sur le psychisme de l'expertisé ne peuvent être connus avec précision. Finalement l'intoxication aiguë à des substances psychoactives ne peut pas être retenue comme facteur ayant diminué la responsabilité de l'expertisé. » (rapport, § VI.b Discussion - Responsabilité)
2.4 Le recourant, en se référant aux déclarations émises par l'expert en audience de première instance, soutient que ce dernier n'aurait pas tenu compte correctement d'une expertise toxicologique. Il se serait aussi mépris sur la date à laquelle les prélèvements de sang et d'urine avaient été effectués. Il serait hautement vraisemblable qu'il avait notamment consommé de l'alcool avant de rencontrer les plaignantes aux alentours de 5h00 du matin le 25 décembre 2008, dès lors qu'il avait passé toute la soirée et la nuit à une fête organisée dans un établissement alternatif. Le recourant souligne, à ce sujet, sa personnalité, son isolement et sa solitude. Les victimes n'avaient, de plus, jamais évoqué qu'il avait consommé de l'alcool en leur présence, cependant que la présence de cocaéthylène dans les analyses d'urine démontraient une consommation concomitante de cette substance et de cocaïne. Les deux plaignantes avaient clairement décrit qu'à un moment donné le recourant avait consommé une nouvelle fois de la cocaïne et que son comportement était devenu irrationnel. Enfin, un chauffeur de taxi l'avait décrit comme agressif et avait dit qu'il avait eu peur. Ces éléments rendraient vraisemblable une consommation d'alcool et/ou de stupéfiants avant les faits et justifieraient de s'écarter des conclusions de l'expertise psychiatrique.
2.4.1 Lors de l'audience de jugement, l'expert a déclaré: «Je n'ai pas tenu compte des analyses toxicologiques faites quelques jours après les faits. Les pièces 50342 et 50345, page 2 du rapport me sont lues par le Président. ». Il n'en ressort pas moins du rapport d'expertise psychiatrique que « les analyses de cheveux [...] n'ont montré que la présence de cannabis » (rapport, p. 6) et que « les résultats de la prise d'urine réalisée le 27 décembre 2008, qui montre la présence de ces substances [ndr.: alcool, cannabis et cocaïne], ne permettent pas d'en dater la consommation au soir du 24 décembre 2008 ». Il n'y a ainsi aucun doute que pour établir ses conclusions l'expert psychiatre a pris en considération le résultat des analyses de cheveux, de sang et d'urine (rapport d'analyse toxicologique du 26 mars 2009; dossier cantonal, p. 00500 ss), qu'il commente, et qu'il n'ignorait pas la date exacte à laquelle les prélèvements avaient été effectués.
2.4.2 Le résultat de ces analyses a encore fait l'objet d'un rapport établi le 29 juin 2009 par les docteurs I._, J._ et K._ du CURML, qui devaient, en particulier, déterminer dans la mesure du possible si le recourant devait être considéré comme un consommateur important, moyen ou occasionnel de cocaïne et de cannabis (dossier cantonal, p. 494 ss). Seul ce document n'a pas été pris en considération par l'expert psychiatre. Il en ressort ce qui suit quant au résultat des examens de sang, d'urine et des cheveux:
« En date du 7 janvier 2009, nous avons transmis à notre unité de toxicologie et de chimie forensiques des échantillons de sang et d'urine prélevés le 27 décembre 2008 respectivement à 10h15 et 10h30 sur X._. L'analyse pratiquée dans les deux extraits a montré la présence de benzoylecgonine dans les deux extraits, et de cocaïne, de cannabis et de cocaéthylène (marqueur d'une consommation concomitante de cocaïne et d'alcool) dans l'urine uniquement.
En date du 10 février 2009, nous avons transmis à notre unité de toxicologie et de chimie forensiques une mèche de cheveux de 5 cm de longueur, prélevée le 10 février 2009 sur X._. Les rapports détaillés des analyses sont annexés au présent rapport.
Les résultats des analyses toxicologiques pratiquées sont compatibles avec les dires de l'expertisé, à savoir qu'il ne consommerait de la cocaïne que de manière occasionnelle et que sa dernière consommation de cocaïne remonterait au 24 décembre 2008.
Nous n'avons pas non plus d'éléments en contradiction avec les dires de l'expertisé, à savoir qu'il consommerait du cannabis régulièrement et que sa dernière consommation de cannabis remonterait à la nuit du 24 au 25 décembre 2008 » (rapport CURML du 29 juin 2009, p. 5 s.).
De son côté, pour déterminer la responsabilité du recourant au moment des faits, l'expert psychiatre s'est penché sur l'affirmation, par l'intéressé, d'une « intoxication aiguë à l'alcool, au cannabis et à la cocaïne ». Il a conclu que « aucun autre élément que les déclarations de l'expertisé lui-même ne permettaient de confirmer ces intoxications. En particulier, les résultats de la prise d'urine réalisée le 27 décembre 2008, qui montre la présence de ces substances, ne permettent pas d'en dater la consommation au soir du 24 décembre 2008 ». L'expert relève, par ailleurs, que « le comportement de l'expertisé, le soir des faits, a été organisé de manière à mettre en confiance puis à contraindre ses victimes. Il ne présentait donc pas un état de perturbation psychique en rapport avec une supposée intoxication polytoxicomaniaque ».
Les experts en toxicologie n'ont pas affirmé que les analyses effectuées permettaient d'établir que le recourant avait consommé de la cocaïne et du cannabis le soir du 24 décembre ou dans la nuit du 24 au 25 décembre 2008, mais uniquement que ces résultats n'infirmaient pas les allégations du recourant sur ce point. Il n'était donc pas contradictoire, pour le psychiatre, d'affirmer que la consommation de ces substances par le recourant ne reposait que sur les seules déclarations de ce dernier. De plus, l'examen toxicologique, dont le but était limité par la mission confiée aux experts (déterminer si le recourant était un consommateur habituel ou non de stupéfiants), ne fournit aucune indication sur les quantités consommées et les effets des psychotropes en cause sur le recourant. Il n'y a donc pas non plus de contradiction avec les conclusions du psychiatre, fondées sur des éléments comportementaux concrets (organisation du comportement du recourant de manière à mettre en confiance puis à contraindre ses victimes), qui lui ont permis d'exclure un état de perturbation psychique en rapport avec une intoxication polytoxicomaniaque (rapport d'expertise psychiatrique, p. 8). L'autorité de première instance a aussi souligné, à cet égard, que ni le logeur du recourant, qui s'était trouvé en sa compagnie le 24 décembre vers 20h00, ni le chauffeur de taxi qui avait discuté avec lui le 25 décembre vers 5h00 du matin, ni même les victimes n'avaient constaté des signes extérieurs d'ivresse ou un comportement particulier ou anormal (arrêt de la Cour d'assises, du 11 juin 2010, verdict de culpabilité, p. 13). On comprend que l'autorité de première instance a, de la sorte, apprécié le comportement du recourant avant les faits de la même manière que l'expert psychiatre. Elle n'avait donc pas de raisons de s'écarter de ses conclusions à ce sujet. On peut, enfin, relever que le spécialiste a dûment mentionné dans son étude la consommation de cocaïne rapportée par les victimes dans l'appartement et qu'il a expliqué pourquoi cette circonstance n'avait, à ses yeux, joué aucun rôle dans la détermination criminelle du recourant, dès lors que cette intoxication était intervenue après que les actes avaient commencé. Il suffit de rappeler, dans ce contexte, qu'après avoir refermé la porte de l'appartement, le recourant a, d'emblée, fait état de son intention de violer. Forte de tous ces éléments et des explications complémentaires données par l'expert en audience, l'autorité de première instance pouvait ainsi, sans arbitraire, considérer que les lacunes imputées par le recourant à l'expertise psychiatrique ne justifiaient pas de s'écarter des conclusions de celle-ci, même si la chronologie et les aspects quantitatifs de la consommation d'alcool et de stupéfiants du recourant ne pouvaient être établis de manière exacte.
2.4.3 Pour le surplus, le chauffeur de taxi auquel se réfère le recourant, a indiqué qu'il n'aimait pas la manière dont le recourant lui avait parlé, que ce dernier n'était pas agréable et que cela l'avait énervé et il a évoqué, à ce propos, les risques de sa profession (pv aud. du 28 janvier 2009, dossier cantonal, p. 00263). Il a encore précisé, en audience, que le recourant était énervé, qu'il n'était pas complètement « bourré » mais qu'il lui avait parlé d'une telle manière que le chauffeur avait renoncé à insister pour le paiement de sa course (arrêt de la Cour d'assises, du 11 juin 2010, p. 13). On ne saurait reprocher aux autorités cantonales d'avoir jugé que cette narration ne plaidait pas en faveur d'un état psychique si influencé par une consommation conséquente d'alcool et de drogues que la responsabilité pénale du recourant en aurait été restreinte.
Le grief est infondé.
3. Le recourant conteste, enfin, la quotité de la sanction qui lui a été infligée.
3.1 Les règles générales régissant la fixation de la peine ont été rappelées dans l'arrêt publié aux <ref-ruling> (consid. 2.1 et les références citées). Il suffit d'y renvoyer en soulignant que le juge dispose d'un large pouvoir d'appréciation et que le Tribunal fédéral, qui examine l'ensemble de la question d'office (<ref-law>), n'intervient que lorsque l'autorité cantonale a fait un usage vraiment insoutenable de la marge de manoeuvre que lui accorde le droit fédéral, s'il a fixé une peine en dehors du cadre légal, s'il s'est fondé sur des critères étrangers à l'<ref-law> ou si des éléments d'appréciation importants n'ont pas été pris en compte. L'exercice de ce contrôle suppose que le juge expose, dans sa décision, les éléments essentiels relatifs à l'acte ou à l'auteur qu'il prend en compte, de manière à ce que l'on puisse constater que tous les aspects pertinents ont été pris en considération et comment ils ont été appréciés, que ce soit dans un sens aggravant ou atténuant (<ref-law>). Il peut passer sous silence les éléments qui, sans abus du pouvoir d'appréciation, lui apparaissent non pertinents ou d'une importance mineure. La motivation doit cependant justifier la peine prononcée, en permettant de suivre le raisonnement adopté même si le juge n'est pas tenu d'exprimer en chiffres ou en pourcentages l'importance qu'il accorde à chacun des éléments qu'il cite (<ref-ruling> consid. 2c, p. 104 s.).
3.2 Le recourant reproche aux autorités cantonales de n'avoir pas pris en considération ses regrets et demandes de pardon aux victimes, l'indemnité de 1200 fr. versée à celles-ci, une lettre d'excuse adressée au juge d'instruction le 9 août 2009, ses aveux en cours d'enquête, réitérés aux débats ainsi que le certificat de suivi psychothérapeutique de l'unité psychiatrique pénitentiaire qui démontrerait la prise de conscience réalisée depuis son incarcération. A l'inverse, ses antécédents auraient eu un poids disproportionné, ce qui conduirait à le condamner une deuxième fois pour des actes déjà jugés.
3.3 Le recourant a été condamné pour un viol aggravé (art. 190 al. 1 et 3 CP) en concours, notamment avec, des actes de contrainte sexuelle, aggravée elle aussi (art. 189 ch. 1 et 3 CP), des actes d'ordre sexuel avec des enfants par négligence (<ref-law>) et des menaces (<ref-law>). Le cadre légal s'étendait ainsi de 3 à 15 ans de privation de liberté (<ref-law>). La peine prononcée demeure dans ce cadre, au deux tiers du plafond légal.
Les infractions les plus graves sont le viol et les actes de contrainte sexuelle, pour lesquels la loi prévoit la même peine dans les cas aggravés. Partant du viol aggravé, une privation de liberté de 3 ans s'imposait au minimum en l'absence de toute circonstance atténuante. Les autorités cantonales ont relevé la gravité extrême des faits. Le recourant avait utilisé ses jeunes victimes comme de purs objets sexuels afin de satisfaire ses pulsions et ses fantasmes sexuels du moment. Le mobile était ainsi purement égoïste. Sa liberté d'agir ou non était entière et rien dans la situation personnelle du recourant ne permettait d'expliquer de tels comportements. Le recourant avait, en particulier, confirmé entretenir des relations normales avec sa compagne, y compris sur le plan sexuel. Les premiers juges ont conclu à une faute très lourde. Ces considérations permettaient de justifier une peine hypothétique de base se situant en tous les cas au-delà du milieu de l'échelle des peines sanctionnant un viol aggravé, soit de 6 ans et demi à 7 ans de privation de liberté. Cette peine devait, ensuite, être augmentée pour tenir compte des actes de contrainte sexuelle aggravée (<ref-law>), qui sont eux-mêmes nombreux et variés et ont, de surcroît, été infligés à deux victimes. A cela s'ajoute le concours avec les actes d'ordre sexuel sur une enfant mineure par négligence et les menaces postérieures aux actes précités qui justifient une aggravation supplémentaire. Par ailleurs, au plan personnel, les autorités cantonales ont relevé à juste titre les antécédents en France défavorables du recourant, dont sa condamnation, le 14 décembre 2004, à quatre ans d'emprisonnement pour agression sexuelle ayant entraîné une lésion ou une blessure et tentative d'évasion avec violence (arrêt de première instance, p. 22). Mais rien n'indique que ces éléments auraient pesé si lourd dans l'appréciation des autorités cantonales que le recourant aurait, de la sorte, été condamné une deuxième fois pour des faits déjà jugés. En l'absence de toute circonstance atténuante au sens de l'<ref-law>, on ne saurait reprocher aux autorités cantonales d'avoir abusé de leur pouvoir d'appréciation.
Si les autorités cantonales n'ont, par ailleurs, pas mentionné spécifiquement tous les éléments relevés par le recourant en sa faveur, elles n'en ont, pas moins, souligné que sa collaboration à l'établissement des faits avait été tardive et partielle et ne justifiait aucune réduction de peine (arrêt de la Cour d'assises, p. 22). Elles ont, en outre, relevé le caractère modeste du versement allégué en faveur des victimes en soulignant que l'on ignorait d'où provenaient ces 1200 fr. (arrêt de la Cour d'assises, verdict de culpabilité, p. 15). Ces considérations émises dans le cadre de l'appréciation du repentir sincère (<ref-law>) n'en valent pas moins dans le cadre général de l'<ref-law>.
Enfin, les autorités cantonales n'ont certes pas mentionné expressément les regrets et demandes de pardon du recourant ainsi que sa prise de conscience alléguée en cours de psychothérapie. Elles n'ont, cependant, pas non plus relevé en sa défaveur, à ce stade, les circonstances particulières fondant l'aggravante du viol et de la contrainte sexuelle. Sur cet aspect des qualifications, les premiers juges ont noté que le recourant avait attiré ses victimes jusqu'à son domicile, les y avait enfermées, leur avait dit qu'il allait les violer. Il s'était ensuite battu avec l'une, lui causant diverses lésions, avant de tirer l'autre par les cheveux. Il les avait ligotées, bâillonnées et contraintes à lui prodiguer des fellations, leur serrant le cou pendant ces actes et les menaçant de mort et de s'en prendre à leur famille. Il les avait aussi insultées et frappées à plusieurs reprises. Il avait encore interrompu provisoirement son activité délictueuse pour consommer de la cocaïne avant de la reprendre et d'éjaculer, ce qui avait fait vomir les deux jeunes filles (arrêt de la Cour d'assises, Verdict de culpabilité, p. 6). Plusieurs de ces éléments, à propos desquels l'expert a évoqué un soupçon de sadisme sexuel (expertise, p. 9), constituaient ainsi, déjà isolément, l'aggravante de la cruauté tant pour le viol que pour les actes d'ordre sexuel (cf. <ref-ruling> consid. 3d p. 52 s.). Il peut, partant, encore être tenu compte, au stade de la fixation de la quotité de la privation de liberté, de la mesure particulière dans laquelle la circonstance de la cruauté a été réalisée (<ref-ruling> consid. 2b p. 71 s.; <ref-ruling> consid. 2b p. 347 s.). Dans ces conditions, il n'apparaît pas que les 10 années de privation de liberté infligées au recourant procèdent d'un excès ou d'un abus du pouvoir d'appréciation des autorités cantonales. La décision entreprise est ainsi conforme au droit et il n'y a pas lieu de renvoyer la cause aux autorités cantonales à seule fin d'obtenir un considérant amélioré (<ref-ruling> consid. 2c p. 105 et les réf.). Le grief est infondé.
4. Les conclusions du recours étaient d'emblée vouées à l'échec, de sorte que l'assistance judiciaire doit être refusée (<ref-law>). Le recourant succombe. Il supporte les frais de la procédure qui seront arrêtés en tenant compte de sa situation financière, qui n'apparaît pas favorable (art. 65 al. 2 et 66 al. 1 LTF). Il n'y a pas lieu d'allouer des dépens, les parties civiles n'ayant, en particulier, pas été invitées à participer à la procédure (art. 68 al. 1 et 3 LTF).

Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce:
1. Le recours est rejeté dans la mesure où il est recevable.
2. La demande d'assistance judiciaire est rejetée.
3. Les frais judiciaires, arrêtés à 1600 fr., sont mis à la charge du recourant.
4. Le présent arrêt est communiqué aux parties et à la Cour de cassation du canton de Genève.
Lausanne, le 7 octobre 2011
Au nom de la Cour de droit pénal
du Tribunal fédéral suisse
Le Juge présidant: Schneider
Le Greffier: Vallat