Совокупность имеющихся данных позволяет считать, что территория, ныне занятая песками, представляла некогда обширную область сросшихся древних дельт Волжско-Уральской системы рек, формирование которой было связано со стадиальной регрессией хвалынского Каспия.
Понижение базиса эрозии вызвало осушение дельтовой поверхности и ее расчлененке с образованием протоковидных ложбин, озер, болот, заливных равнин, гряд, увалов и грив, подвергавшихся развеванию. Создался своеобразный ландшафт, состоящий из луговых, лугово-лесных, лугово-степных и остепненных участков, перемежавшихся с водоемами и участками развеваемых песков. С возрастанием аридности протоки мелеют, разрываются, образуются сначала пресные, затем солоноватые водоемы, которые в дальнейшем превращаются в соленые озера, грязи, соры и солончаки. Продолжающееся возрастание сухости климата усиливает процессы засоления, остепнения и развевания.
Существование пресноводных фациальных условий на территории современных песков подтверждается целым рядом фактов: устройством рельефа, слоистым сложением почвогрунтов, наличием погребенных почв, пыльцы и спор гидромезофильных растений, а также присутствием соответствующей моллюсковой фауны. Анализ собранного автором палеонтологического материала указывает на преобладание в составе погребенной моллюсковой фауны тригонойдных, монодакновых и дрейссензиевых танатоценозов с участием гастропод (Limnaea, Planorbis, Paludina) и пелеципод (Unio, Pisidium), свойственных опресненным придельтовым и приустьевым участкам.