Юрская система. Отложения юрской системы развиты повсеместно и расчленены на три отдела: нижний, средний, верхний.
Нижнеюрские отложения залегают с угловым и стратиграфическим Несогласием на разновозрастных отложениях триаса, в межкупольных зонах на соляных куполах и представляют в пределах Южной Эмбы песчано-конгломератовую толщу величиной до 150 м. В пределах Северной Эмбы в составе нижней юры над песчано-конгломератовой пачкой получает развитие ^инистая пачка.
Песчано-галечниковая свита, сложена кварц-полевошпатовыми, каолинитовыми, мелко- и среднезернистыми, неслоистыми, рыхлыми песками с обильной мелкой кварцевой галькой и линзами песка. При этом содержание тальки заметно уменьшается в западном направлении к району междуречья Урал-Волга. В пределах западной части впадины нижнеюрские отложения выделяются с некоторой долей условности. В Эльтонской опорной скважине к ней отнесена толща серых мелко-среднезернистых глинистых песков и песчаников толщиной 47 м. В Аралсорской СГ-1 в интервале 2610-2646 м выделена пачка песчаника, которая отнесена к нижней юре.
Средний отдел. В составе средней юры выделены ааленский, байосский, батский ярусы. Выделение ааленского яруса во многом носит условный характер, предположительно описан В.Н.Кривоносом в разрезах Прорвинской группы площадей и прилегающих к ней районов.
В литологическом отношении ааленский ярус представлен песчаной и глинистой пачками. Песчаная пачка сложена песками. Пески серые, кварцево-полевошпатовые, глинистые, мелко-, среднезернистые, рыхлые. Глинистая пачка представлена глинами с редкими прослоями песков, Глины серые, темно-серые, буровато-серые. Толщина аалена достигает 70 м.
Отложения байосского и батского ярусов в пределах Прикаспийской впадины фаунистически плохо охарактеризованы, и выделение их производится по спорово-пыльцевым комплексам. Согласно этим данным, а также литологическим особенностям, байос-батский ярусы обладают выраженной цикличностью строения. Так, по исследованиям А.Г. Дрейсина (1965), в западной части междуречья Урал-Волга выделяются пять пачек (снизу вверх): О - песчаная, I - глинистая, II - песчано-алевритовая, III - глинистая, IV - алевритовая.
В пределах Южной-Эмбы Г.Е-А. Айзенштадт (1956) разделил разрез средней юры также на пять последовательных толщ: песчано-галечниковую, песчано-глинистую, нижнюю угленосную, лингуловую и верхнюю угленосную. Разрезы западной части и Южной Эмбы хорошо сопоставляются.
В центральной части в районе озера Индер выделены толщи, аналогичные Южно-Эмбинским. Нижняя толща, которая может быть представлена как аналог песчано-глинистой толщи Южной Эмбы, сложена серыми плотными глинами с прослойками песка и косослоистого песчаника с включениями обугленных растительных остатков, прослойками бурого угля. В песчано-глинистой вышезалегающей толще, сложенной серыми песчанистыми глинами и ожелезненными песчаниками с морской фауной, установлены остатки микрофауны, указывающей на байосский возраст этой толщи.
В скв. СГ-1 Аралсорская отложения выделены в интервале 2490-2610м. Представлены двумя последовательными толщами: нижней - песчано-глинистой и верхней - глинистой. Толщина байоса равна 120 м.
Батский ярус в западной части представлен толщей IV, в скв. СГ-1 Аралсор эти отложения вскрыты в интервале 2450-2490 м и представлены глинисто-алевритовыми породами с прослоями глин. В Южно-Эмбинском районе батскому ярусу соответствуют лингуловая и верхняя угленосная толщи. В опорной скв. 2 Южно-Эмбинская батский ярус представлен песчаной и глинистой толщами, которые .являются аналогами лингуловой и верхней угленосной толщ. Лингуловая толща состоит из чередующихся серых песков,песчаников, глин бурых, углистых. Мощность толщи колеблется от 20 м до160 м. Верхняя угленосная толща сложена глинами серыми, бурыми, черными с прослоями бурых углей, толщина которых достигает 1,5 м. Мощность толщи колеблется от 12 м до 115м.
Выделенная в Южно-Эмбинской опорной скважине 2 песчаная толща сложена серыми песками с прослоями серых, углистых глин, углей толщиной 219 м. Глинистая толща сложена зеленоватыми, серыми, бурыми и черными глинами с прослоями серых песков, песчаников. Толщина этой толщи не превышает 23 м.
На востоке впадины (бассейн реки Илек) нерасчлененные байосский и батский ярусы установлены повсеместно и представлены лагунно-континентальными отложениями: серыми песками, песчаниками с прослоями серых глин с галькой и обуглившимися растительными остатками. В верхней части разреза развиты серые пески с гравием и галькой, сменяющиеся серыми, черными углистыми глинами. Толщина бат-байоса здесь изменяется от 30м до 300м.
В бассейне рек Сагиз, Оил и Хобда байос-бат в основании сложен песчаниками с прослоями галечников мощностью 60-140м. Выше залегают песчано-глинистые отложения, обогащенные растительным и углистым материалом с прослоями бурого угля.
Верхний отдел. В составе верхней юры выделяются: келловейский, ксфордский, киммериджский и волжский ярусы.
Келловейский ярус. Отложения этого возраста в скв. СГ-1 Аралсорская представлены тремя подъярусами и сложены (снизу вверх) глинами темно-серыми, алевритистыми, обуглившимися растительными остатками. Переходящими в средней части разреза в глины серые, чистые, алевритистые. Разрез завершают чистые аналогичные глины. Мощность келловея здесь 37м.
В районе купола Шалкар в основании келловея залегает пласт серого песчаника, кварцево-глауконитового с включениями фосфоритовой гальки, в верхней части разрез сложен глинами, которые в направлении, к востоку замещаются на мергели. В бассейне реки Оил келловей представлены глауконитовыми песками и песчаниками с прослоями песчанистых мергелей и обломками раковин.
В Южно-Эмбинском районе, как и в Аралсорской СГ-1, келловей имеет трехчленное строение. Здесь отложения нижнего келловея. Представлены чередованием алевритовых пород и глин с пелециподами: Отложения среднего келловея сложены песками и глинами с подчиненными прослоями глин, ший келловей представлены глинами с прослоями песчаников и мергелей. В среднем и верхнем келловее найдены пелециподы и аммониты, позволяющие провести их расчленение. Мощность келловея в скв. ОП-2 составляет 104м в ОП-5 (Тугаракчан) - 100 м
Оксфордский и киммериджский ярусы. В скв. СГ-1 Аралсор оксфордсий ярус выделен. В интервале 2850-2320 м и представлен в нижней части серыми глинами мощностью 38 м, в верхней - серыми мергелями мощностью до 32м. На куполах Индер, Жандалысор, Новобогатинск, Редут, Кандаурово отложения Оксфорда представлены темно-серыми, голубоватыми, зеленоватыми Длинами с прослоями серых песчаников. В пределах Южной Эмбы нижний Оксфорд представлен маломощной пачкой песков и глин, а верхний - темно-серыми, зеленоватыми песками и буроватыми глинами. Мощность их достигает 11 м. На куполах Каратон и Теренозек нижний оксфорд представлен серыми, слабоизвестковистыми, песчанистыми глинами с прослоями мергелей мощностью до 30 м. Отложения киммериджа выделены в Аралсорской скв. СГ-1 условно и представлены преимущественно карбонатными породами- известняками, мергелями с прослоями глин толщиной 65 м.
Волжский ярус. Отложения волжского яруса развиты практически на всей территории впадины, отсутствуя лишь на сводах размытых соляных куполов. Представлены они в нижней части - известняками с прослоями терригенных пород: глин, песков, песчаников, в верхней части - известняками серыми, с прослоями глинистых мергелей. К северу в низах волжского яруса начинают преобладать глинистые породы с прослоями горючих сланцев (северная часть междуречья Урал-Волга). В верхней части разреза на этой территории волжский ярус сложен толщей мергелистых глин с прослоями плотных песчанистых мергелей и известняков.
Меловая система представлена нижним и верхним отделами.
Нижний отдел. Нижнемеловые отложения выделены в объеме берриас-валанжинского, готеривского, барремского, аптского, альбского ярусов.
Валанжинский ярус. В западной части Прикаспийской впадины к валанжинскому ярусу отнесена пачка пород, представленная песками зеленовато-серыми, кварцево-глауконитовыми, с прослоями песчаников. Наиболее полные разрезы валанжина установлены в Новоузенской опорной скважине и скважине Кусанкудук П-35. В первой к валанжину отнесена 80-метровая толща кварцево-глауконитовых песчаников, а на Кусанкудуке - толща глин с прослоями алевритов. На Южной-Эмбе валанжинский ярус представлен темно-серыми, глинистыми, глауконитовыми песками, с желваками фосфоритов, галькой кварца и кремния. Выше залегают глины серые, зеленовато-серые, алевритистые, известковистые, чередующиеся с прослоями известковистых песчаников и песков.
Толщина валанжина на Южной-Эмбе в районе купола Онгар достигает 110м, в пределах куполов Кисимбай-Прорва Зап. и на остальной территории впадины -0-10 м. Уникальный в мощностном отношении разрез валанжина Установлен в скв. Кусанбай П-58, где толщина последних достигает 2560 м (валанжин+берриас).
Готеривский ярус. В пределах Южной Эмбы готеривский ярус расчленена две свиты: пелециподовую и песчано-глинистую.
Пелециподовая свита, представлена зеленовато-серыми и серыми песчанистыми иногда известковистыми глинами с прослоями алевритов, песчаников. Мощность ее 50-100 м. Песчано-глинистая толща готерива пожена зеленоватыми и песчанистыми светло-серыми глинами с прослоями известковистых песчаников. В западной и центральной частях впадины готеривские образования представлены серыми,темно-серыми, алеври-стыми глинами. Встречаются пласты и пропластки серых, зеленовато-серых, полимиктовых песчаников и алевролитов. Максимальная толщина готерива в центральных частях достигает 70 м (Аралсор, Мастексай), Барремский ярус. В основании баррема в центральной части впадины залегает пачка песков, алевритов и песчаников, которые выше сменяются серыми, зеленовато-серыми морскими глинами. Базальный горизонт на Южной-Эмбе, сформированный. В мелководно-морской обстановке, прослеживается в пределы Северной-Эмбы и востока впадины.