Указанные древнеаллювиальные отложения болотного типа перекрываются субаэральными и наземно-лагунными неслоистыми песчано-глинистыми образованиями, лёссовидными суглинками и красно-бурыми глинами, также содержащими перегнившие остатки, скорее всего травянистых, растений и костяки мелких позвоночных.
Формирование ательских осадков, как полагают, происходило в условиях отрицательного смещения береговой линии Каспия и господства степного климата и по времени сопоставляется с рисс-вюрмской межледниковой эпохой (Православлев, 1918, 1926, 1934).
Отложения хвалынской трансгрессии Каспия, мощностью до 5—10 м и реже более, развиты шире и покрывают почти всю поверхность Северного Прикаспия. О высоте залегания хвалынских отложений имеются различные сведения. Согласно И. В. Мушкетову (1895), они нигде не поднимаются выше 50 м абс. высоты. По А. Д. Архангельскому (1934), хвалынские-отложения лежат до высоты 50—65 м над уровнем океана. П. А. Православлев (1934) указывает, что отложения хвалынской трансгрессии поднимаются до 65—70 м абс. высоты, а в равнинной Волго-Уральской степи их кровля в отдельных случаях лежит выше 30—35-метровой горизонтали.
Отложения хвалынской трансгрессии, формировавшиеся во второй половине четвертичного периода, начинаются песчаными образованиями с характерными для них формами раковин каспийских моллюсков (Dreissensia polymorpha, D. rostriformis, Adacna plicata, A. vitrea, Monodacna caspica, Didacna protracta, D. catullus и др.) и одиночными костями наземных позвоночных. Местами эти образования сменяются наземнолагунными отложениями с пресноводными раковинами (Platiorbis, Limnaea, Pisidium и др.). Кверху хвалынские осадки принимают более глинистый состав с прослойками раковин моллюсков типа ныне обитающих в Каспийском море (Didacna, Monodacna, Adacna, Dreissensia и др.).