Четвертичный период в истории Каспийской низменности характеризуется рядом морских трансгрессий (и ингрессий) и последующих регрессий, и результате которых формировались так называемые древнекаспийские отложения.
Древнекаспийские отложения слагаются из осадков хазарского (нижнекаспийские) и хвалынского (верхнекаспийские) бассейнов Каспия. Нижнекаспийские и верхнекаспийские отложения разделены континентальными ательскими слоями.
Хазарская трансгрессия Каспия по своим размерам была намного меньшей, чем последовавшая за ней хвалынская, и море в это время доходило на север примерно до оз. Баскунчак (Страхов, 1937), а по мнению М. М. Жукова (1945), оно простиралось до подножий Общего Сырта.
Хазарские осадки состоят из зеленовато-серых и желто-бурых илистых песков, переслаивающихся с бурыми суглинками и глинами. В естественных выходах в низовьях рек Волги, Урала и Узеней песчаные и песчано-глинистые хазарские отложения, мощностью не более 20—25 м, содержат скопления обломков костей крупных наземных позвоночных, куски древесины и пр. В нижней половине хазарского яруса встречены торфянистые прослойки и остатки слегка обуглившихся растений. Обнажения хазарских песков установлены также в окрестностях оз. Баскунчак (Семихатов и Страхов, 1929).
Физико-географические условия хазарского времени, в особенности в его начальный период, характеризуются избыточным увлажнением и сравнительно низкими температурами.
Кверху осадки хазарского яруса сменяются древнеаллювиальными, болотного типа, отложениями ательского времени. Они содержат остатки пресноводной фауны (Planorbis, Succinea, Limnaea) и болотной растительности, в том числе остатки стволов, ветвей и листьев различных ив (Палибин, 1935). Так, например, в светложелтых песчанистых глинах у с. Балыклея (в долине Волги) найдены обильные остатки стволов, ветвей и листьев двух ив (Salix viminalis и S. caprea). П. А. Православлевым из этого горизонта определены следующие моллюски: Planorbis marginatus, P. rotundas, Succinea oblonga, S. sp. и Limnaea sp.