Entstehung
Im Laufe des Tertiärs (vor 65-2,6 Mio. Jahren) wurde Europa durch Spannungen in der Erdkruste geprägt, die aus der Kollision der Afrikanischen mit der Eurasiatischen Platte herrührten. In Südeuropa führte dies zur  Auffaltung junger Gebirgsketten, dem „alpidischen Gebirge“. Aber auch in Mitteleuropa hinterließen diese Kräfte ihre Spuren. Es entstand ein  Grabensystem, das sich von der Nordsee über den Oberrheingraben und den
Rhône-Graben bis nach Südfrankreich verfolgen lässt. Die Grabenstruktur des Oberrheingrabens ist bis heute deutlich im Landschaftsbild zu erkennen.

Unter dem Mainzer Becken versteht man ein an die nordwestliche  Grabenschulter des Oberrheingrabens angrenzendes Randgebiet, das weniger absank als der eigentliche Graben. Die Absenkungen schufen ab dem Eozän (vor rund 55 Mio. Jahren) bis ins tiefere Miozän (vor rund 20 Mio. Jahren) einen Sedimentationsraum mit Seenlandschaften, in den von dem umgebenden Festland Sedimente wie Tone, Silte, Sande und Mergel eingetragen wurden.

Die Zeit als RandmeerIn Zeiten mit global hohen Meeresspiegelständen gelangte Meerwasser inunsere Region und verwandelte den Oberrheingraben in eine schmale Meeresstraße, mit dem Mainzer Becken als lagunenartige Meeresbucht. Die Meeresverhältnisse zeigen sich durch die reiche Überlieferung an marinen Fossilien wie Meeresfi sche, Haie, Korallen, Meeresschnecken und -muscheln. In dem subtropischen Gewässer lebten auch Seekühe. 1902 wurden mehrere Skelette – darunter ein fast vollständiges – dieser Säugetiere in den  Tongruben bei Flörsheim gefunden (ausgestellt im Naturhistorischen Museum Mainz).

Die meiste Zeit war das Gewässer allerdings brackig. Unter Brackwasser versteht man Wasser mit verringertem Salzgehalt. In Brackwasser können die meisten Meeresbewohner „nicht mehr“ und die meisten Süßwasserlebewesen
„noch nicht“ existieren. Die wenigen Arten, die in brackigem Wasser leben können, sind in der Lage, aufgrund der geringen Konkurrenz  Massenvorkommen zu bilden.

Deshalb gibt es im Mainzer Becken immer wieder Schichten, in denen nur eine oder wenige Muscheloder Schneckenarten massenhaft auftreten und der
Schichtenfolge ihren historischen Namen gaben. So hat der um Hochheim am Main anstehende Cyrenenmergel seinen Namen von der Körbchenmuschel
Cyrena, die Cerithien-Schichten von verschiedenen Arten der Turmschnecke Cerithium und die Hydrobien-Schichten von der dort oft gesteinsbildend
auftretenden kleinen Wattschnecke Hydrobia.

Die Randmeerzeit
des Mainzer Beckens endete mit der fortschreitenden Hebung der Alpen und ihres süddeutschen Vorlandes, was zu dem Zurückweichen der Meere in ihre heutigen Gebiete führte. Die Mainzer Becken-Lagune wandelte sich zu einer vom Ur-Rhein geprägten Flusslandschaft.