石炭纪-三叠纪
遵循上述新的年代地层划分原则，按照《中国区域年代地层(地质时代)表(二)(陆相)》的划分方案，兼顾传统和便于成果应用，岩石地层的内涵和划分仍沿用现有方案。岩石地层组的界线以具有相对等时意义的标志层为基础，建立了年代地层与岩石地层的关系(表1-3-9)。根据上述思路，在已有工作(王增银，1996)的基础上，建立了渤海湾盆地石炭-二叠系地层体系(图1-3-40)。
石炭纪-二叠纪沉积后的晚海西期构造运动造成部分地区抬升剥蚀，形成平行不整合，但大部分地区与三叠纪处于连续沉积关系，因此本项目将中三叠统下统与石炭纪-二叠纪划分到同一构造层进行研究。
(一)岩层的特征
岩石地层单位不考虑时间、成因、气候环境或事件的影响，而注重岩石特征的一致性(江，2004)。除岩性组合特征外，在覆盖区的钻孔资料中补充了自然伽马测井曲线和电阻率曲线(古北古2井)进行划分对比。
石炭-二叠系可分为本溪组、太原组、山西组、下石盒子组、上石河组和石千峰组(孙家沟组)。三叠系分布有限。仅在临清坳陷等少数地区残留下、中三叠统，自下而上可分为刘家沟组、和尚沟组和二马营组。
表1-3-9华北地台石炭-二叠系划分及对比演化表
图1-3-40渤海湾盆地石炭-二叠系地层系统
1.石炭-二叠纪
(1)本溪组
主要由一套页岩、砂岩夹薄层海相灰岩组成，部分地区夹有煤线。其主要特征是无可采煤层和中细粒应时砂岩。本溪组下部大部分属于灰岩台地相沉积，地震特征为强震动、高频和低频平行反射(图1-341，图1-3-42)，大部分表现为两个或三个强反射事件，连续性较好。底部有含铁的紫色页岩，为鸡窝状不规则铁矿层(山西式铁矿)和铝页岩或铝土矿层(G层铝土矿层)。
本溪组与上覆的太原组总体呈整合接触，以稳定的中细粒应时砂岩底部为本溪组的顶界。与下伏奥陶系灰岩地层呈平行不整合接触，以山西式铁矿和G层铝土矿层底部或奥陶系灰岩剥蚀面顶部作为本溪组底界标志。
自然电位呈中低幅微波形式，下部幅度变化小，上部有明显的正异常。电阻率自下而上逐渐增大，曲线呈现漏斗+齿形盒+指状组合的特征。
图1-3-41济阳坳陷82-90线石炭-二叠系地震反射特征
图1-3-42济阳坳陷568线石炭-二叠系地震反射特征
(2)太原组
这是一套海陆交互相的含煤沉积建造。主要由砂岩、页岩、砂质页岩、粉砂岩、石灰岩和煤层组成。一般包含约4层石灰岩、约3层应时砂岩和不同厚度的多层煤层。与上覆山西组整合接触。
该组与上覆和下伏地层的主要区别在于其包含重要的可采煤层(通常位于下部)、多层石灰岩和中细粒应时砂岩。太原组顶界为石炭-二叠纪之交形成的海相灰岩之上的1层中-细粒应时砂岩。
自然电位曲线呈微波状起伏，下部为多个齿状钟形组合，上部为对称的微波+盒子+齿状漏斗组合，上部为盒子+漏斗组合，整体呈现多个沉积旋回。电阻率曲线变化宽而缓，下部呈中高电阻的齿钟形，上部变成多个中低电阻的盒子和漏斗形的组合。
(3)山西组
它主要由沉积在大陆上的砂岩、页岩和粘土岩组成，煤层由多层近海泥炭沼泽形成。总体而言，山西组地层颜色较深，多为灰色、暗色和灰绿色，无紫色泥岩和灰岩，含重要可采煤层，与上覆石盒子组呈整体接触。
自然电位曲线呈微波状，中部为正异常，下部为低振幅，表现为齿状盒+钟形+漏斗状组合，上部呈微波状，振幅变化较小。上部和下部形成两个循环。电阻率曲线呈现中高阻齿盒+漏斗的组合特征。
(4)降低石箱组
它是一套陆相碎屑岩沉积，由黄绿色和灰绿色砂岩、页岩、粉砂岩和砂质泥岩与不可采煤层互层组成。顶部有一层含铁锰铝土的紫色泥岩，即“桃花泥岩”。在东北、河北辽吉、燕山南麓被称为“A层铝土矿”，在山东淄博被称为“B层铝土矿”，在淮北被称为“紫色斑岩铝泥岩”。它与上覆的石盒群呈整体接触。
自然电位曲线垂向变化较小，呈对称的微波状，电阻率曲线下部呈高阻狗牙状，上部呈低阻齿+指+钟状组合。
(5)上部石盒子组
是一套黄绿色、紫红色砂岩、粉砂岩、砂砾岩、泥岩互层的碎屑岩沉积，一般不含煤层。而河南淮南、淮北、禹州、平顶山有可采煤层，紫色岩系较少，一般为灰色、黄绿色粉砂岩、砂岩、泥岩。
下部自然电位曲线显示多个漏斗+钟形组合，电阻率曲线显示多个中高阻齿盒+钟形+指状+齿漏斗组合。中部自然电位曲线呈钟形+漏斗形+齿形盒形，电阻率曲线电阻值逐渐减小，下部变化较宽较慢，上部呈中高阻齿形。上部自然电位曲线呈对称低幅微波状，整体幅度变化较小，电阻率曲线呈低阻齿状，反映水动力条件较弱的沉积环境。
上述特征反映了海退时期华北陆块的古地理格局，由北向南，由西向东，由陆相到海相，逐渐过渡到海湾和湖泊相。该组与上覆的孙家沟组整体接触。燧石层(硅质层)之上的砂岩(平顶山砂岩)底部为上石河组顶界。
(6)石千峰组(孙家沟组)
它是由紫红色和灰紫色泥岩、砂岩、淡水泥灰岩(淡水灰岩)和少量石膏组成的河流和湖泊沉积，淡水灰岩(泥灰岩)和石膏是该组的重要标志层。该组与上覆的刘家沟组整体接触。泥灰岩之上的石膏钙芯层顶部为石千峰组的顶界。
2.三叠系
地层分布有限，仅临清坳陷、冀中坳陷、黄骅坳陷少数地区有下、中三叠统。辽河坳陷、渤中坳陷、济阳坳陷都缺失三叠系。
临清坳陷下、中三叠统保存完好，自下而上可分为刘家沟组、和尚沟组和二马营组。
(1)刘家沟组
以致密的红色泥岩与砂岩互层为特征，与下伏石炭系呈整体接触。在测井响应中，视电阻率曲线呈掌状-块状，自下而上呈递增趋势。自然电位曲线为平直或低幅齿钟形负异常，自下而上波动增大。
(2)和尚沟组
主要岩性为紫色、褐色、浅灰色细砂岩、粉砂岩、粉砂岩、钙质砂岩、紫色和紫红色泥岩。岩性由南向北逐渐变厚。视电阻率曲线呈盒状，阻值较高，自下而上呈缓慢下降趋势。自然电位曲线下部为钟形负异常，底界负异常明显，上部较直。
(3)二马营组
主要为紫红色泥岩与褐色、深灰色细、粉砂岩不等厚互层，局部夹砾石不等粒砂岩。视电阻率曲线有高有低，整体低于下伏地层，波动大于下伏地层；底界自然电位负异常明显。
冀中坳陷主要由红色、褐色粉砂岩和细砂岩组成，夹紫色薄层泥岩，可与华北地区下、中三叠统刘家沟组-二马营组对比。黄骅坳陷下、中三叠统分布广泛，岩性特征为紫红色砂岩、粉砂岩，与泥岩不等厚互层。东濮凹陷“高阻红”地层是一套陆相红色碎屑岩沉积，电阻率高，岩性致密。其下是二叠系顶部的石千峰组，由古近系至新近系不同地层的地层所叠置。这本书暂时属于下、中三叠世。
(2)生物地层划分
1.石炭纪-二叠纪生物组合特征
通过系统研究，确立了牙形刺、爬行动物、有孔虫、孢粉、古生菌和腕足动物(表1310)。
表1-3-10华北石炭-二叠纪生物组合特征
2.石炭纪-二叠纪短时年代地层的化石标定。
短期年代地层是指时限比本溪、太原、山西等传统年代地层短的年代地层单位，为级或亚级，如、等。
(相当于本溪组):以鳞木—石竹组合带为标志。]]
(相当于本溪组下部):以岭带状Profusulinella parva为标志，Profusulinella parva首次出现为底部标志，Profusulinella消失为上限。]]
(相当于本溪组上部):以(竹蜓)类和(竹蜓)类组合带的出现为标志，以(竹蜓)类、(竹蜓)类、Beedenia类等属的分子首次出现为底界，以它们的消失为顶界。]]
(相当于太原组下部):底线是小碎粒和原始小碎粒在小碎粒准小碎粒-小碎粒组合带的出现，标志着小碎粒和小碎粒的发育高峰。]]
(相当于太原组下部)-(相当于太原组上部):以植物卵形神经苔-鳞翅目后须虫组合带的出现为标志，或以腕足类网纹藻-太原富-eomarginefera Pusilla-Choristites Norni组合带为标志。]]
(相当于太原组上部):以psudosschwagerina-sphaeroschwagerina组合为标志。华北假竹蜓-假oschwegerina亚带是二叠纪的底带，假竹蜓或假oschwegerina或Sphaeroschwagerina分子的首次出现是二叠纪的底界。]]
(相当于山西组):以植物三角蕨-三角蕨-大叶蕨的组合带为标志。]]
(相当于山西组下部):以斯塔费拉带为标志，以斯塔费拉富人口的首次出现为其下限。]]
(相当于山西组上部):以Schwagerina Anders ensis-S.grandensis结合带为标志，以Schwagerina峰和大量Schwagerina andersensis和s . grande nsis为界。]]
(相当于下石河子组):以植物三角蕨-铁甲蕨-华夏蕨组合带为标志，其中单网蕨的出现标志着华夏植物区系的新发展，可作为一个标定特征。]]
(相当于上石河组下部):以lobatanullaria ensifolia-gigantoclagreii-fashionitis hallei组合带为标志，属于华夏植物区系的第一个繁盛发展期，类型发达，属种繁盛，分化程度高是该组合带的主要特征。]]
(相当于上石河组上部):以植物Lobatanullaria heianensis-Gigantonoclea Hallei-psygmophyllum mltipartitum的组合带为标志，属于华夏植物区系的第二个繁盛期，苏铁科明显衰退，银杏的分类地位不明，植物相对发达是这种组合的重要标志。]]
(相当于石千峰组):以ull mania bron NII-Yuania Magnifolia组合带为标志，华夏植物区系衰退严重，裸子植物占优势，中生代分子出现。]]
三叠系分布有限，仅在临清坳陷等少数地区残留下、中三叠统。刘家沟组和和尚沟组保存的化石较少，与华北相应地层特征一致，属于生物“哑层”。二马营组富含轮藻和孢粉化石，其中轮藻和轮藻为代表的轮藻组合具有典型的中三叠世特征，其中轮藻包括Stenochara dontzian、S.ovata、S.yuananensis、S.shaikni等。孢粉包括三孔孢子、条纹孢子和侧孔孢子。
(3)地层分布
1.石炭-二叠纪
作者对山东淄博博山剖面、河北秦皇岛柳江剖面、辽宁本溪牛毛岭剖面、辽宁进贤福州湾剖面、北京京西军庄镇、河北邢台沙坝沟剖面、河北峰峰北大屿剖面、河南鹤壁龙宫剖面进行了测量和采集，建立了8个标准地层剖面。划分了28口井的地层，建立了28个基本地层剖面。基于上述岩性特征和地层古生物研究成果，采用新的地层系统(附图1-3-43，附图1-3-44)，对渤海湾盆地石炭-二叠系标准剖面和主干剖面进行了地层对比。
根据新的划分方案，从早到晚将研究区的年代地层划分为(本溪组)、(太原组下部)、(太原组上部)、(山西组)、(上石盒子组下部)、(上石盒子组上部)和(石千峰组)。现在其分布规律描述如下:
1)早石炭世()(本溪组):残留厚度变化较大，从1(渤2井)到~147m(本溪牛毛岭)。最厚的地区是东北部辽宁省太子河流域的本溪和复州湾地区，厚度一般超过100m..最薄处位于研究区的边缘地带，如东北部渤海湾地区的渤2井(1m)，西部锦州市东南部的金古2井(3m)，东南部垦利以东的垦东3井(3m)。本溪组由东北向西南有变薄的趋势。
2)晚石炭世晚期()(太原组下部):地层残留厚度变化较大。最厚处位于济阳坳陷惠民凹陷1井附近，厚98米。最薄处多位于研究区边缘，如利津南部Lete 1井附近，仅剩10.0 m。秦皇岛附近10.8m。
3)早二叠世早期()(太原组上部):残留厚度变化较大。最厚处位于黄骅市东北部庄古2井附近，为192m，最薄处位于沾化凹陷孤北潜山带伊155井附近。
4)早二叠世晚期()(山西组):地层残留厚度变化较大，最厚处位于天津南部曾2井一带，残留厚度约300m，向四周逐渐变薄，但各凹陷厚度分布不均匀。最薄处位于馆陶县西北部的关深1井一带，剩余厚度30m。总的来说，研究区山西组剩余厚度大多在51 ~ 110m之间。
5)中二叠世早期()(下石盒子组):地层残留厚度变化较大，最大厚度519.9m，位于研究区西侧大城县东南部大3井一带。此后，虽然有向周边逐渐变薄的趋势，但在各个凹陷仍存在其残余厚度不均匀的现象。但总的来说，剩余厚度大多在101 ~ 200m之间变化。
6)中二叠世晚期()(上石盒子组下部):最大残留厚度位于沧州市南部关古1井区，为176米。从这里开始，剩余厚度在北部、东部和南部的周边地区变薄，在埕东凸起的东部到西部的埕东2井地区最小，为16m。
7)晚二叠世早期()(上石河组上部):沧州市南部关古1井区最大残留厚度342米。从该中心向东及周边地区逐渐减小，到达济阳坳陷东缘垦利县以东的垦古12井，剩余厚度仅为20m。
8)晚二叠世晚期()(石千峰组):石千峰组大部分地区缺失，仅局部分布。剩余厚度最大的位于大城县东南部的大3井区域，厚度为463m..从这个角度看，向四周逐渐减小，如秦皇岛地区厚度为30m，南缘高深1井厚度为30m。
从全区来看，石炭-二叠系剩余厚度分布有以下规律:
石炭-二叠系最厚处位于冀中坳陷大3井一带(剩余厚度为1615.5米)，向四周有变薄的趋势。
图1-3-43渤海湾盆地石炭-二叠系地层划分对比图(1)
图1-3-44渤海湾盆地石炭-二叠系地层划分(2)
唐山东南部残留厚度略有增加，超过600m；向东逐渐下降，在桩古2井下降到200米左右，到达黄骅-济阳坳陷北部地区。残余厚度变化较大，自东向西交替，部分地区厚度可达800m
向东南延伸至南皮凹陷南缘，厚度918m(东古1井)。至惠民凹陷，厚度自东向西交替分布，一般厚度200 ~ 400 m，局部地区剩余厚度可超过800m(曲古2井)，垦东3井周边厚度28m，为全区最薄处。
向西南延伸至隆尧县东南部，剩余厚度为996.5米(居2井)，向南逐渐减小至200米左右。临清坳陷东部向东增厚，塘沽1井可达1000m m，东濮凹陷剩余厚度从200m到826m不等
辽河坳陷石炭-二叠系呈条带状分布于东北部，南段位于辽阳西部，最厚处可达780m左右；北段位于沈阳，最厚处可达600m左右。
渤中坳陷石炭-二叠系分布在东北部，西南部范围大，剩余厚度大，最厚处达到1400m左右；东北段薄，范围小，呈带状分布，最厚约600米
上述特征表明，地层残余厚度不仅受原始沉积背景的影响，而且受到后期构造作用的明显改造。从凸起到缓坡，地层变新，范围逐渐减小。
2.三叠系
在地层接触方面，华北地区下、中三叠统(如京承、燕山地区、临清坳陷、济源盆地、鄂尔多斯盆地等。)与下伏的石千峰组呈整体接触或平行不整合接触。这说明二叠纪末的海西运动并没有引起华北沉积格局的剧烈变化(陈洪德等，1999)。早、中三叠世继承了海西晚期以来西北高、东南低的构造格局，属于大型陆内坳陷盆地，同时延续了晚二叠世的干热气候，发育陆相红色碎屑沉积。地震资料(图1-3-45)显示其原生沉积分布与晚古生代沉积分布相似，均被盖层覆盖(王同和等，1999；齐家福等，1995；戚家福等，2003)。下三叠统和中三叠统残余厚度的差异是后期剥蚀的结果。
图1-3-45临清坳陷JL-78-314.5地震剖面
在华北板块内部，下三叠统和中三叠统的残留地层表现出西部毗连、东部零星分布的特点(图1-3-46)。
在西部的鄂尔多斯盆地，下、中三叠统厚度从东北向西南逐渐增加，西南部的环县、庆阳厚度可达1100 m左右..沁水盆地钻井和地震资料揭示，盆地中下三叠统总厚度可达1200米。豫西济源-伊川-洛阳地区下、中三叠统碎屑岩最大厚度超过2500米，向四周逐渐减薄至100米左右。豫东周口凹陷最大厚度也接近1000m
在渤海湾盆地东部，下、中三叠统分布在冀中、黄骅、东濮、临清等凹陷和一些凸起。一般沉积厚度约100m，临清坳陷可达1000m。此外，下、中三叠统在淄博、章丘、河北北部下花园、北京承德、西山等地也有分布(齐家福等，2003)。
图1-3-46华北地区古生代和三叠纪横向对比。
下、中三叠统为一套河流相的紫红色泥砂岩，在临清坳陷的莘县凹陷、冠县凹陷和邱县凹陷最大厚度达2000m，具有自西向东变薄(图1-3-47)，自南向北变薄，东部整体缺失的特点。
图1-3-47渤海湾盆地下、中三叠统剩余厚度等值线图
渤海湾盆地整体缺失上三叠统，而鄂尔多斯、沁水盆地和华北西部姬塬盆地较为发育。
综上所述，研究区剩余厚度分布不均匀，主要凹陷剩余厚度变化相对较大，缺失现象普遍。造成这种现象的主要原因是，在原始沉积时期，基底地形复杂，后期受地质构造运动、气候等多种因素影响，造成了明显的区域差异，形成了目前的剩余厚度分布格局。
(4)沉积建造特征
晚奥陶世-早石炭世沉积间断后，中、晚石炭世地壳下降，沉积了石炭-二叠纪含煤建造。
在本溪组沉积时期，研究区地层厚度和碳酸盐含量自西向东逐渐增加。本溪组叠置在中奥陶统峰峰组或马家沟组之上，主要由一套页岩和砂岩组成，夹薄层海相灰岩，或有煤线。
太原组沉积时期，渤海湾盆地形成了一套海陆交互相的含煤沉积，主要由砂岩、页岩、砂质页岩、粉砂岩、灰岩和煤层组成。
山西组-下石盒子组沉积时期，形成了一套滨海碎屑岩地层。其中山西组主要由陆相沉积砂岩、页岩和粘土岩组成，是华北盆地重要的成煤期。下石盒子组为一套黄绿色和灰绿色砂岩、页岩、粉砂岩和砂质泥岩互层，碎屑岩沉积以陆相为主，含不可开采煤层。
上石河组-石千峰组沉积时期，岩性由北向南逐渐变薄，由砾砂岩、粗砂岩向泥岩、粉砂岩、中细砂岩转变。上石河组是一套黄绿色和紫色砂岩、粉砂岩、砂砾岩和泥岩互层的碎屑岩沉积，煤层主要出现在南部的淮南地区。石千峰组为一套河流和湖泊沉积，含紫红色和灰紫色泥岩、砂岩、淡水泥灰岩(淡水灰岩)和少量石膏，全区基本不含煤层。
早-中三叠世部分地区抬升剥蚀，但研究区基本延续了晚古生代的构造性质和古地理轮廓，海水完全退出东南部。主要发育陆相沉积，呈现西部连片分布，东部零星分布的特点。中、下三叠统主要分布在西南部的临清、东濮凹陷和西北部的冀中、黄骅凹陷，为一套河湖相紫色泥砂岩。
晚三叠世，印支运动导致渤海湾盆地上三叠统缺失。
图1-3-48石炭-二叠纪演化示意图(年代地层格架)
年代地层剖面图(图1-3-48)显示，在石炭纪中晚期，经过长时间的剥蚀，华北再次沉降并接受沉积，海侵首先出现在徐淮地区和辽东-唐山地区，这里沉积了最早的本溪组。后来随着海侵的扩大，逐渐扩展到华北南部、北部和东部。太原组、山西组、石盒子组的顶底界线总的趋势是由北向南、由东向西逐渐升高，时代也是由旧变新。其中，标志层和煤层也随时间同步变化。
上述穿时特征反映了在本溪组沉积时期，海侵首先在渤海湾盆地开始，然后向西和向南扩散，反映了盆地基底呈向东开口的箕状，并继承了早古生代晚期的盆地基底形态。从太原组开始，盆地南部成为海侵的起源地和目的地，盆地基底呈南倾状态。