Первые научные исследования Устюртского региона начаты еще в XIX веке. Работы Гумбольдта А. Ф. (1843 г.), Северцева И. А. (1857 г.), Богданова М. Н. (1875 г.), Барбот де Марни

Верхнемеловой отдел (К₂)
Верхнемеловые отложения представлены осадками всех ярусов, которые в литологическом отношении подразделяются на два комплекса: терригенный (сеноманский и туронский ярусы) и карбонатный (сенонский надъярус).
Сеноманский ярус
Отложения сеномана представлены толщей переслаивающихся зеленовато-серых глин, песчаников и алевролитов. Глины алевритистые и песчанистые, микрослоистые, со скоплениями обуглившегося растительного детрита, с включением фауны гастропод, фораминифер и фосфоритовых стяжений.
Песчаники, в основном, мелкозернистые, слюдистые, кварц- полевошпатового состава, рыхлые, глауконитовые.
Глины алевритистые и песчанистые, серые, серо-зеленые, темносерые, микрослоистые со скоплениями обуглившегося растительного детрита с влючениями раковин гастропод и фораминифер.
Алевролиты серые, зеленовато-серые, глинистые, кварц-полевошпатового состава с включениями глауконита, фосфатных стяжений, плотные, прослоями рыхлые. Мощность 202-247 м.
Туронский ярус
Для туронских отложений характерно чередование песчано-алевролито- глинистых пород. Алеврито-глинистые породы являются превалирующими в нижней части туронского разреза. Глины темносерые с зеленоватым оттенком, песчано-алевритистые, содержат фауну фораминифер. Верхняя часть туронского разреза представлена, в основном, песчаниками светлосерыми с зеленоватым оттенком мелкозернистыми кварц-полевошпатовыми, крепкими, глинистыми, с включениями фосфоритов и глауконитов. Встречаются маломощные пропластки песков. Верхняя часть отложений местами размыта. Мощность 91-171 м.
Сенонский надъярус – K₂^sn
Сенонский надъярус характеризуется накоплением карбонатных и частично глинистых пород. В основании залегает пачка известковистых песчаников с галькой фосфоритов и глауконита. Остальная часть сенонского разреза состоит из серовато-зеленого и светло-серого мергеля с тонкими линзовидными прослоями глины и писчего мела. Мергель содержит включения фауны и пиритизированные растительные остатки. Верхняя часть отложений состоит из известняков глинистых, серовато-зеленых и голубовато-серых, переходящих нередко в мергели и известковистые глины. Сенонские отложения в некоторых скважинах полностью размыты. Мощность - 0-100 м.
Датский ярус – K₂^d
Отложения датского яруса представлены, в основном, песчано- глинистыми образованиями светлосерых тонов с зеленоватым оттенком с редкими прослоями мергелей и известковистых глин. Отложения датского яруса полностью размыты.
Общая мощность верхнемеловых отложений в среднем по скважинам составляет 326-485 м.
Палеоцен+эоценовый отдел – P₁ + Р₂
Литологически представлен мергелями серыми, буровато-серыми, голубовато-серыми, с зеленоватым оттенком, плотными, крепкими, известковистыми с глинистыми прослоями и включениями рассеянного тонкокристаллического пирита, остатков и отпечатков фауны.
В подошве с размывом на подстилающих отложениях сенонского под- отдела залегают известковистые мергели, условно относимые к палеоцену. Мергели желтовато- и зеленовато-серые, светло серые, с включением раковин фораминифер.