All’inizio del Miocene (24 milioni di anni fa circa) nel grande golfo compreso all’interno dell’arco alpino occidentale si distinguevano tre vasti settori, corrispondenti alle colline comprese tra Torino e Chivasso, al Monferrato orientale e alle Langhe, diversi tra di loro per l’ampiezza e la profondità dei fondali, lo spessore e la natura dei sedimenti che vi si depositarono.
Il grande bacino era suddiviso da una dorsale sommersa, una specie di rilievo sottomarino che separava un bacino più stretto e profondo (a nord-ovest) da uno più esteso (a sud-est). Sul fondo di questi bacini si accumulava una enorme quantità di sedimenti, che raggiunsero lo spessore di 1500 m nella zona della Collina di Torino e di 3500 m circa nelle Langhe.
Nel Monferrato i sedimenti deposti sono costituiti da granuli calcarei fini e da abbondanti resti di organismi (Foraminiferi, Molluschi, Echinidi), tra essi cementati.
Frequenti sono anche i resti di pesci ed in particolare di squalo, di cui si trovano comunemente denti e vertebre, le uniche parti del suo scheletro cartilagineo che si conservano allo stato fossile.
I più appariscenti sono gli enormi denti, che possono superare i 14 cm di altezza, appartenenti alla specie Carcharodon megalodon, forse un antenato, di maggiori dimensioni, dell’attuale squalo bianco.
Verso la fine del Miocene (circa 7 milioni di anni fa) nel Messiniano la comunicazione tra il Mediterraneo e l’Atlantico attraverso lo stretto di Gibilterra si ridusse gradualmente, diminuendo così la circolazione delle acque all’interno del Mediterraneo, che in breve tempo rimase completamente isolato. A causa del clima tropicale e della scarsa piovosità, il livello del mare si abbassò per la forte evaporazione, non compensata dall’apporto dei fiumi e dalle piogge, fino a rendere il Mediterraneo, per circa un milione di anni, un’enorme salina. Il braccio di mare che copriva le Langhe e il Monferrato si trasformò così in una distesa di lagune poco profonde, all’interno delle quali a causa dell’evaporazione i sali disciolti nelle acque si concentrarono sempre più, formando depositi di gesso.
I fossili più comuni del Messiniano piemontese sono costituiti da resti di vegetali, soprattutto foglie di varie specie (filliti), resti di pesci principalmente d’acqua dolce (ittioliti) e impronte di insetti.