古生代地层广泛分布于整个燕山地区和燕山东段。辽河盆地的古生界主要分布于东部凸起鞍山-腾鳌断层以北地区，东部凹陷三界泡地区界3井及东部凸起浅孔均有钻井钻达。燕山东段—下辽河地区的古生界与华北克拉通其他地区的古生界基本相同，发育有下古生界寒武系、奥陶系（下、中统），上古生界石炭系（中、上统）和二叠系，缺失志留纪、泥盆纪、晚奥陶世及早石炭世时期的沉积。其中寒武系以灰岩、页岩为主，与下伏青白口系呈平行不整合接触。奥陶系下统、中统以灰岩为主，与寒武系整合接触。中石炭统—二叠系以滨浅海相及海陆交互相-陆相含煤砂页岩系为主（图2-4）。与下伏中奥陶统呈平行不整合接触。
图2-3 华北地块北部中新元古代古构造及沉积类型区划简图
燕山东段—下辽河地区古生代阶段的构造演化与整个华北地块相同，也经历了三个发育阶段：早期（早古生代寒武纪—中奥陶世）稳定克拉通盖层型滨海-浅海相沉积阶段；中期（晚奥陶世—早石炭世）总体隆升与剥蚀阶段；晚期（晚古生代中石炭世—二叠纪）克拉通稳定盖层型海陆交互相-陆相沉积阶段。
图2-4 华北晚古生代聚煤盆地太原组（上图）、山西组（下图）地层等厚线及含煤性略图