本区下中泥盆统出露零星，缺失石炭系，二叠系、三叠系比较连续，尤以海相三叠系最具特色，著名的巴颜喀拉山群横贯全区，分布广泛，厚度巨大。
1.依吉组（D1y）
出露于玉树地区的白倾通至科西浪、玉树县城一带，北西西-南东东向展布，为浅变质碎屑岩、碳酸盐岩。下部为灰色中厚层状变细粒石英砂岩夹少量变粉砂岩、变不等粒长石石英杂砂岩、灰绿色绢云石英微晶片岩、细粒白云母石英片岩、绢云钠长石英千枚岩、长英质糜棱岩；中部为灰白色片理化大理岩、白云石大理岩、粉晶细晶大理岩、灰绿色蚀变玄武岩、绿帘绿泥钠长阳起片岩、细粒钠长角闪片岩、含钙铝榴石细粒石英岩、绢云钠长石英千枚岩；上部为灰色二云石英片岩、变石英砂岩、变石英粉砂岩、黑云石英片岩、含钙铝榴石石英岩、中细晶大理岩等。与两边地层均为断层接触，厚度大于3752 m。
自北西向南东逐渐加厚，变质程度加深，新寨以西为低绿片岩相，以东达高绿片岩相。
区内没有化石依据及确切的同位素测年资料。玉树县幅认为与四川稻城-木里老灰里一带的依吉组可以对比。木里依吉剖面大理岩中产牙形刺Polygnathus gronbergl，Spathog-nathodus optimus，Ozarkodina denckmanni，Panderodus striatus等，均为早泥盆世的重要分子或常见分子。本区依吉组归早泥盆世。
2.中泥盆统（D2）
出露于羊湖尖头湖附近，为浅海-次深海陆源碎屑岩夹碳酸盐岩，以构造岩片形式产出。主要岩性为深灰、黑灰色厚层千枚状绢云板岩夹大理岩化砂屑、生物屑灰岩及变质岩屑石英砂岩。绿片岩相变质，顶、底为断层接触。厚约80 m。
产牙形刺Polygnathus serotiuns，P.linguiformis bultyncki，P.linguiformis linguiformis，Ic-riodus angustus。其中Polygnathus serotiuns 产于云南富宁中泥盆统坡折组，P.linguiformis linguiformis产于广西邕宁下、中泥盆统那叫组，P.linguiformis bultgncki产于贵州普安中泥盆统罐子窑组，Icriodus angustus产于四川龙门山中泥盆统关雾山组。时代属中泥盆世。
3.黄羊岭群（PH）
出露于康西瓦、泉水沟向东至伯力克、叶亦克、黑石北湖、羊湖等地，达日、久治等地有少量出露。为陆源碎屑复理石夹碳酸盐岩，主要岩性为灰黑色页岩与岩屑砂岩互层，韵律性强，发育鲍马序列。下部以灰黑色页岩为主，夹灰褐色中厚层细-粗粒岩屑砂岩，偶夹泥晶灰岩，局部夹礁灰岩；中部灰黑色页岩与岩屑砂岩互层，夹多层复成分砂质砾岩及泥晶砾屑灰岩；上部深灰色中-细粒岩屑砂岩、细粒长石岩屑砂岩，夹生物屑微-泥晶灰岩。与下伏地层断层接触，未见底。羊湖地区与三叠系巴颜喀拉山群整合接触，厚约960 m。
黄羊岭群中部产
黄羊岭群下部处于浅海陆棚环境；中部浊积岩发育，为次深水-深水环境；上部已不夹砾屑灰岩、砂质砾岩和浊积岩，说明盆地已经淤浅，处于浅海陆棚环境。该群从羊湖地区向西，在伯力克一带出现规模巨大的粗粒火山碎屑岩、中酸性火山岩，可能是靠近岛弧一侧所致。
4.西长沟组（T1x）
为1∶25万奥依亚依拉克幅新建岩石地层单位，出露于西长沟地区两个泉—刀锋山一线以南，雪雨水湖-黄羊沟一线以北的区域，为浅变质的陆源细碎屑岩系，由变长石岩屑砂岩、变岩屑长石砂岩、片理化变长石岩屑砂岩、变粉砂岩及绢云板岩构成。劈理发育，下部具正粒序递变层理。与下伏黄羊岭群断层接触，厚度大于400 m。在叶亦克和黑石北湖地区，为暗绿色变凝灰质砂岩夹泥岩、泥质粉砂岩，夹少量泥晶灰岩及灰岩团块，为浅海陆棚相，距陆源地不远。
产孢粉化石组合 Densoiporites nejburgii，D.playfordi，Lundbladispora obsolete，L.willmotti，L.variabilis Patellisporites orbustus，Nevesisporites forssulatus，Punctalisporites fun-gosus，Aratrisporites palettae，Alisporites parvus，Taeniaesporites pellucidus 等。绝大多数产在澳大利亚、巴西、加拿大、德国以及我国北疆、云南富源等地的早三叠世，西长沟组的时代为早三叠世。
5.巴颜喀拉山群（TB）
北西-南东向出露，西起麻扎以东，经可可西里至巴颜喀拉山，北界为康西瓦-木孜塔格-鲸鱼湖大断裂，南以西金乌兰-金沙江结合带为界。主要为砂泥质类复理石沉积，钙质及火山物质很少，厚度巨大，浅变质，具活动性沉积特点，多为次深海-深海浊流沉积。由于断裂发育，褶皱紧密，生物贫乏，岩性单调，缺少标志层，以灰色、灰绿色为主，覆盖大，岩石裸露差，剖面不完整，各地出露的层位又不一致，地层划分对比相当困难。与下伏黄羊岭群为整合或断层接触，厚度大于6160 m。
根据岩石组合、接触关系、岩相特征及生物化石特征等，暂将本群划分为下列4个非正式组级单位：
砂岩板岩组（TB1） 厚层状不等粒岩屑长石砂岩、长石砂岩、长石石英砂岩、粉砂岩与深灰色叶片状钙质板岩、粉砂质板岩互层组成大型、巨大型韵律结构，砂岩中发育斜层理、水平纹层理。在砂板岩层中局部见有大小不等、形态各异，无固定层位的外来碳酸盐岩岩块，其中产二叠纪腕足类化石。本组产菊石化石Leiophyllites pitamaha，植物Cala-mites？sp.等，该菊石为早三叠世晚期至中三叠世早期分子，东昆仑中三叠统闹仓坚沟组中产有丰富的该属分子。本组为近物源区快速堆积的产物，属台地边缘至浅海陆架沉积环境。
砂岩组（TB2） 青灰色岩屑长石砂岩、粉砂岩、粉砂质板岩、板岩等组成韵律层序，层位稳定，发育粒序层理、平行层理，砂岩底层面槽模、沟模十分发育，局部发育重荷模，局部地段尚夹有厚约5～8m的安山岩、英安岩等火山岩。砂岩组显示活动构造背景下的造山带物源特征，属半深海环境内扇叠置中扇沉积。化石极少，珊瑚具有明显的搬运和磨蚀痕迹，植物碎片较多，遗迹化石为深水环境组合，属Nereites遗迹相，主要为遗迹生物进食时循回往复所造成的觅食潜穴，产于砂岩与板岩的界面之间，这种遗迹相化石产于深水环境，尤其在浊流环境中出现。
板岩组（TB3） 由岩屑长石砂岩、粉砂岩、板岩组成。具有相当好的韵律性，板岩中夹薄层砂岩透镜、硅质团块及毫米、厘米级韵律性薄层粉砂岩与板岩层，说明当时沉积物补给不足，为海水较深的外扇-盆地平原环境。产双壳类 Halobia yandcngensis，H.yunnanensis，H.convexa，为半浮游的Halobia动物群，生活的海底可能较动荡，海水较深而缺氧或含氧甚少，绝大多数底栖生物难以生存。与其共生的尚有遗迹化石，也是一种深水环境下的Nereites遗迹相。时代为晚三叠世。
顶部砂岩组（TB4） 下部以中细粒砂岩、粉砂岩为主，夹粉砂质板岩，局部夹菱铁矿、粉砂质粉晶灰岩。发育风暴层序，未见暴露标志和海滩冲洗层理；上部以粉砂岩、粉砂质粘土岩和粘土岩为主，夹细砂岩。“潮汐层理”极为发育，顶部岩层发育对称波痕及煤线。产双壳类化石 Myophoria（Costatoria）mansuyi，Placunopsis remuensis，Plagiostoma sp.，Myophoria（Elegantinia）venusta，含少量Halobia sp.，常与植物碎片共生，可能代表了一种有淡水注入的泥质砂底的近岸滨海环境。遗迹化石组合属浅水环境下的Cruziara遗迹相。上述双壳类化石在我国西南、青海玉树地区、西藏地区的晚三叠世诺利期都有分布，其中Myophoria为东南亚一带那贲动物群的代表分子，扬子区诺利期的带化石。因此顶部砂岩组的时代应属晚三叠世诺利期。本组下部为风暴沉积，反映了水动力条件较强的浅海陆棚环境。顶部出现了海陆交互相-沼泽沉积，并以沼泽沉积为主，有利成煤环境，但由于大量的陆源碎屑以粘土质为主，从而破坏了沼泽的聚煤环境，未能形成有开采价值的煤层。
巴颜喀拉山群区域上岩性比较稳定，但在羊湖地区出现了不少黑色页岩，在木孜塔格一带还夹有少量火山岩，在伯力克一带夹少量砾岩。
6.卧龙岗组（T3w）
出露于叶亦克幅的黄羊岭至硝尔库勒湖之间的卧龙岗一带。为河流相碎屑岩。底部为灰绿色细粒长石岩屑砂岩、钙质细粒岩屑石英砂岩、长石岩屑砂岩、含砾不等粒岩屑石英砂岩、灰红色薄层砾岩、砂砾岩夹黑色页岩、炭质泥岩、页片状粉砂岩，具正粒序；下部为中、细粒长石岩屑砂岩，页片状粉砂岩与页岩不均匀互层，砂岩层面常发育不对称波痕；中上部为中细粒长石岩屑砂岩与粉砂岩互层，砂岩发育斜层理、平行层理及砂泥韵律层理。与下伏黄羊岭群断层接触，厚约3880 m。卧龙岗剖面为中粗粒岩屑砂岩，含砾粗粒岩屑石英砂岩与黑色粉砂岩互层，夹细砂岩、似层状砾砂岩、砾岩；上部夹煤层，厚约30 cm，产丰富的植物化石。
从下往上，沉积环境大致可划分为河道、河岸和河漫滩等3 个亚相。底部为河道亚相，以河底残留沉积、曲流砂坝沉积为主。下部为河岸亚相，为天然堤或边滩沉积。中、上部为河漫滩亚相，以漫滩湖泊和河漫沼泽沉积为特征。当时气候温暖潮湿，有利于植物生长，局部形成河滩沼泽，横向上形成不连续的劣质煤层、煤线。
前人在卧龙岗剖面黑色粉砂岩中采到植物化石 Neocalamites carrerei，Drepanozamites sp.，Bernoulia sp.，Sinozamites leeiana，Glossophyllum shansiensis等。上述植物化石产于鄂尔多斯盆地晚三叠世延长群以及祁连山地区的晚三叠世南营儿群中，它们的时代都属于晚三叠世。