Плиоценовая история Дона характеризуется совершенной дифференциацией фаций и выраженностью в виде широких аллювиальных равнин, выработанных на последовательно более низких гипсометрических уровнях с общей тенденцией смещения долин вправо, к западу Окско-Донской низменности. Для плиоценовой долины Дона отмечаются следующие особенности: повышенная мощность аллювия, что свидетельствует о его принадлежности к крупнейшей речной системе на Русской равнине, с расходом воды, близким современной Волге; отчетливая, как и у современных рек, дифференциация руслового, пойменного и старичного аллювия, с повышенным коэффициентом поемности, что является следствием установившегося в плиоцене режиме весенних половодий и развитого лесного покрова; линейный тип миграции русла, свойственный крупным рекам; устойчивость области питания и др. [14, 16].
Эоплейстоценовая долина унаследована от плиоценового Палео-Дона и простирается вдоль крайних западной и южной границ Окско-Донской равнины и прослеживается вплоть до Азовского моря. Литологические особенности аллювия характеризуют высокую гидродинамическую активность и изменчивость потока. Для Палео-Дона отмечается флювиогляциальный характер питания, а временами - частично ледниковый. Весьма динамичный поток, с незначительными паводками, неустойчивым и линейно мигрирующим руслом, характерный для нижнегорянского времени, затем сменился более нормальной равнинной рекой, в которой русловая седиментация сочеталась с бассейновой. Подобная эволюция гидрологического режима соответствует изменениям климата и растительности, которая в нижнегорянское время была представлена темнохвойной монодоминант- ной тайгой, а в средне- и позднегорянское время - умеренной и затем холодной степью [13]. Палео- Дон данного периода по полноводности почти вдвое уступал более ранним плиоценовым рекам, что наряду с его гидрологическими особенностями указывает на переломный характер рубежа в развитии ландшафтов региона [16].
В раннем плейстоцене отмечается сокращение площади бассейна Палео-Дона в результате появления Окско-Донского водораздела. Гидрографическая сеть характеризуется достаточно сложным, развитым рисунком, более удлиненными и ветвящимися притоками, во многом приближающимися к очертаниям современных долин. Основная долина огибала Калачскую возвышенность с севера до долины современного Хопра, а участок долины южнее г. Павловск был притоком основной долины.
Во внеледникой области Среднерусской возвышенности положение речных долин в течение неогена и антропогена было более консервативным.
В целом для раннеплейстоценового Палео- Дона отмечается несколько особенностей: 1) в большей или меньшей степени выраженный пе- ригляциальный режим; 2) преимущественно ме- андровый тип миграции русла; 3) масштаб реки соответствовал современному.
Ледниковый период формирования долинноречных ландшафтов соответствует эпохе Донского оледенения. Донское оледенение являлось новым и значительным этапом в развитии ландшафтов Воронежской области, что отражено в работах Б. В. Глушкова [3], В. Б. Михно и О. П. Быковской [1, 9], М. Н. Грищенко [6], Г. В. Холмового [16]. При этом осадконакопление в долинах происходило, в основном не по аллювиальному типу [14]. Донской ледник занимал полностью территорию Окско-Донской низменной равнины, восточные отроги Среднерусской возвышенности и северные отроги Калачской возвышенности.