1.沉积相类型
研究区石炭系—二叠系沉积环境可分为陆表海环境、海陆过渡环境和大陆环境。陆表海环境主要由台地沉积体系和障壁海岸沉积体系组成；过渡环境包括三角洲沉积体系和扇三角洲沉积体系；大陆环境由河流沉积体系和湖泊沉积体系组成（表3-4-1；图3-4-1，图3-4-2）。
表3-4-1 华北东部石炭系—二叠系沉积体系及沉积环境类型
2.沉积相标志
（1）碳酸盐岩台地相
主要分布于上石炭统，包括开阔台地、局限台地以及台地泥炭坪等亚相。岩性以（含）生物灰岩为主，具块状、丘状交错层理。生物化石种类繁多，以腕足类和
（2）
主要发育于本溪组和太原组。岩石类型为灰色、灰黑色泥岩和砂质泥岩，发育水平层理和块状层理，富含植物化石碎屑，见少量动物化石，种属较为单一，个体较小。常与障壁岛和潮坪相共生。在地震剖面上表现为中振中高连平行反射。
图3-4-1 渤海湾盆地石炭系—二叠系封参1井综合柱状图
图3-4-2 渤海湾盆地石炭系—二叠系孔古4井综合柱状图
（3）潮坪相
广布于障壁岛后及
（4）障壁砂坝相
主要发育于太原组。岩性以中粗粒石英砂岩为主，成分、结构成熟度高，分选好，磨圆度高，杂基含量一般小于10%，发育楔形、板状、双向和波状交错层理。粒度概率曲线以跳跃总体为主，由2～3段不同斜率的次总体组成，是波浪和回流双重作用的结果，悬移总体和牵引总体含量少。自然电位和电阻率曲线多呈钟形、漏斗形或齿状，箱形较少，齿化程度不同，电阻率曲线幅度较高，反映正粒序特征。地震剖面上呈丘型或乱岗状反射。
（5）三角洲相
主要发育于山西组和下石盒子组。具浅水三角洲特点，平原亚相极其发育，造就广泛成煤环境，前缘亚相不甚发育。岩性组合主要为砂泥岩夹多层薄煤层及炭质泥岩。可见三角洲平原分流河道、泥炭沼泽、分流间湾和天然堤微相。分流河道主要由中粗砂岩、含砾粗砂岩组成，具沙纹交错层理、楔状交错层理等；垂向上呈正粒序；自然电位和电阻率曲线呈钟形、箱形、锯齿状。电阻率曲线高值段的顶渐变、底突变。泥炭沼泽相的自然伽马曲线表现为负偏移，电阻率曲线为低值，幅度较大。天然堤相自然电位曲线呈锯齿状。
（6）河流相
主要发育于上、下石盒子组，具典型曲流河特征。岩性为含砾石英砂岩和中粗石英砂岩，与红色泥岩互层。见大型楔状、板状和槽状交错层理。主要发育边滩、河床滞流和河漫滩微相，局部地区发育沼泽相，见薄层煤线。边滩微相的自然电位和电阻率曲线多表现为钟形，少量为漏斗形。与自然电位相比，电阻率曲线幅度更大，底部突变。地震剖面上表现为顶平底凹型透镜体状充填特征，内部反射杂乱。
（7）湖泊相
主要发育于石千峰组，但地层剥蚀严重、分布有限，不做重点研究。残存地层主要为滨浅湖相紫色粉砂岩夹砂质泥岩，发育滩坝相。
3.相序列
石炭系—二叠系沉积体系垂向演化规律明显，可划分为2个超层序和6个层序（图3-4-3）。超层序Ⅰ相当于本溪组、太原组和山西组，底界面为长期暴露侵蚀面；超层序Ⅱ相当于下石盒子组、上石盒子组和石千峰组，底界面为海盆与陆盆转换面。
华北陆表海大型聚煤盆地地势平坦、海平面高频变化、物源区相对较远、沉积速率低。因此，石炭系—二叠系各层序相对偏薄，呈“海侵体系域＋高位体系域”的“二元结构”。
本溪组、太原组代表稳定台地背景下的华北陆表海含煤盆地充填沉积系列。分布面积大，基底平坦，海水进退交互频繁，发育台地（图3-4-4a）和障壁海岸沉积体系（图3-4-4b），基本上每一次海侵对应一个灰岩集中发育段。
图3-4-3 渤海湾盆地石炭系—二叠系相序列图
图3-4-4 渤海湾盆地石炭系—二叠系沉积体系的典型相序图
山西组海侵体系域由灰岩或粒度向上变细的砂岩系列组成，高位体系域为煤层、粉砂岩、页岩或三角洲平原分流河道细砂岩（图3-4-4c）、分流间湾粉砂岩和间湾沼泽煤线组成。
上石盒子组、下石盒子组和石千峰组全部演变为陆相湖盆沉积，广泛发育河流—三角洲—湖泊相（图3-4-4d、e、f）。总体看来，湖泊扩张体系域（PST）下部为三角洲平原分流河道砂岩夹分流间湾的粉砂岩、泥岩，或三角洲前缘水下分流河道中细砂岩与水下分流间湾泥质粉砂岩、泥岩组成。向上逐渐演变为湖泊相的黄绿色泥岩、泥质粉砂岩夹薄层浅湖砂岩。最大洪泛期沉积由灰黄色页岩组成，反映低能湖相沉积。湖泊收缩体系域（RST）自下而上由三角洲前缘和三角洲平原相的灰绿色细砂岩夹泥岩、紫红色中细砂岩夹粉砂岩和砾岩组成，反映向上变粗、变厚和水体变浅的加积—进积序列。