(1)华北盆地石炭、二叠纪含煤岩系沉积特征
华北石炭-二叠系含煤盆地中的煤系为上石炭统本溪组和太原组，下二叠统山西组和下石盒子组，以及上二叠统上石盒子组。煤系厚度为250～1000米。
本溪期岩相古地理以海湾泻湖亚相为主，分布于石家庄、天津、济南、邯郸、商丘，呈北西-南东向展布，面积25×104 km2。其周围有浅海滨海潮坪亚相，分布于金西、京、郑、陆毅等地。准碳酸盐台地亚相仅分布在东南部的沂源、兖州和徐州地区，处于沿海向浅海的过渡带。东北沿海滩涂上发育覆水沼泽，碳质泥岩发育，煤层薄，如秦皇岛、文安、黄骅、济阳等地的片状覆水沼泽。
本溪组下段为灰褐色铝矾土、铝矾土泥岩夹透镜状赤铁矿层，上段为灰黑色页岩、粉砂质页岩夹粉、细砂岩、生物碎屑灰岩及薄煤层，富含化石，厚4.3~83.9米，与下伏地层不整合。盆地东北部唐山地区厚40 ~ 60 m，南部三门峡-新郑-淮阳线缺失。一般不含可采煤层，天津、黄骅、垦利薄煤层厚2 ~ 6 m。
太原期岩相古地理继承了本溪期的基本特征。随着海侵的扩大，黄骅-保定一线以南为广阔平坦的泻湖，海水自西北向东南逐渐变深。徐州、淮阳、淮南为浅海区，形成准碳酸盐台地亚相，西北薄，东南厚。由于北缘古陆的隆升，形成了河流相和三角洲相沉积。河流相分布在晋长线以北，承德形成主河道，其余为冲积平原相沉积。从黄骅-保定一线的南向北，承德、唐山、静海、垦利、彬县分布三角洲平原和辫状分流河道沉积。北京、八县、天津、唐山、垦利、沾化、秦皇岛属于枝间平原、枝间沼泽相带，煤层厚度占沉积岩厚度的15%。黄骅-保定线以南为泻湖相区，分布着三角洲前缘沙河口坝沉积，在黄骅、文安、保定、济南、莱芜形成两个河口坝沉积相带。
太原组由灰黑色泥岩、灰色生屑灰岩、应时砂岩和煤层组成，富含植物化石，厚26.9~252米，与下伏本溪组连续沉积。太原组是盆地的主要含煤地层，在全盆地广泛分布。北起北京、石家庄，东至济南、徐州，厚140 ~ 200m，向西南变薄。煤层分布在北纬37°线以北，厚度15 ~ 35 m，最大厚度45 m，其他地区一般为5 ~ 10 m。北部唐山含煤7层，厚13m；；大成含煤5层，厚5 m。西面峰峰含煤8层，厚8.3 m。东部淄博有7层含煤地层，厚6.5米..南部蔚县含煤8层，厚2.4m；；尉氏含煤6层，5.5m；厚；淮南含煤1 ~ 9层，厚1.9 m。
山西期岩相古地理以三角洲平原沉积相为主要特征。太原晚期海水南退，湾内潟湖退至莒县、徐州、淮南、阜阳。唐石线以北为河流相区，主要河流有延庆、北京、承德、抚宁，有河漫滩分布区，朝阳地区有冲积扇。唐山-保定一线以南为三角洲平原分布区，辫状分支河道发育，分支间沼泽分布在唐山-石家庄以南。三角洲平原低洼潮湿区，森林植被茂盛，形成泥炭沼泽，与枝间平原和支渠垂直交替叠置，是主要的成煤相带。南北三角洲平原之间为潮坪相区，其上为滨海沼泽，分布于辉县、鹤壁、兰考等地。
山西组为灰黑色泥岩、砂质泥岩、粉砂质砂岩，夹炭质泥岩和煤层，岩性稳定，富含植物化石，厚度23 ~ 99.8米，与下伏太原组呈整体接触。山西组也是主要含煤地层，在盆地内广泛分布。以北京、石家庄、开封、淮南为界，东部厚60 ~ 80 m，西部较薄。煤层分布广泛，但厚度差异很大。煤层分布在太行山的东部和南部。一般底部发育砂岩时，煤层较厚。唐山、黄骅、临清、郑州、平顶山、淮阳煤层厚79 m，最大13 m，其他地区3 ~ 5 m。北部唐山含煤6层，6.5m；大城有2层含煤地层，厚度为1m。峰峰西部含煤4层，厚7.8m。淄博东部有3层含煤地层，厚5.0m..蔚县南部含煤8层，厚度4 ~ 7m；尉氏含煤二层，9m；厚；淮南含煤2层，厚5.1 m。
下石盒子期岩相古地理以河流相和三角洲平原相为主。安阳-泰安线(北纬36°)北部以河流相为主，南部以三角洲平原相为主。安阳、泰安线以南主要河流有:三门峡-渑池、易县-峰峰、曲阳-南宫-泰安、北京-黄骅-潍坊、平泉-柳江、南票-金溪。河流从西北流向东南，其间有广阔的河漫滩沉积，低洼潮湿地区植被茂盛，有零星的洪泛沼泽相带。北方古陆南缘的朝阳、南票等地发育冲积扇沉积。在安阳-泰安线以南的三角洲平原沉积相区，鹤壁、东明、莱芜、夏邑、淮南、确山等地辫状分流河道纵横交错。支流之间沉积有支流间平原和支流间沼泽，分流河道、支流间平原和支流间沼泽在纵向上交替叠置，相互交叉。枝间沼泽相带主要分布在陆毅、淮阳、苏仙和凤台地区，煤层累计厚度6 ~ 18m。
下石盒子组由黄绿色、黄灰色泥岩、砂质泥岩夹中、细砂岩和炭质泥岩组成。自下而上由粗到细两个岩性段组成，厚度67 ~ 217 m，与下伏山西组呈整体接触。在北京、天津、唐山、邢台、济南、郑州、徐州一线厚度较大，为120 ~ 160m，煤层主要发育在徐州-郑州(北纬34° 30′以南)，厚度为4 ~ 19 m，自北向南厚度增加，层数增多。北部一般无煤层，仅在莘县、北京、惠民、文安、唐山部分地方有薄煤层，厚度为1 ~ 2 m..唐山含煤5层，厚1.34m；；大成含煤1层，0.5m厚；蔚县含煤线4层；尉氏含煤二层，0.63m；厚；淮阳至陆毅一带厚8 ~ 12 m，最大厚16m；；淮南含煤10层，厚19.2米。
上石盒子期的岩相古地理与下石盒子期相似，以河流相和三角洲平原相为主。海湾中的泻湖和潮滩沉积物已经消失。郑州-徐州线北部为河流沉积，南部为三角洲平原沉积。郑徐线以北的河流自西北向东南流，包括朝阳、晋西、承德、唐山、北京、淄博、临清、徐州。河漫滩分布在河流之间，洪水沼泽沉积很少分布。郑州-徐州一线以南为三角洲平原相分布区，辫状支流河道自西北向东南流动，支流河道间分布有支流平原和支流间沼泽，平顶山-淮南地区为支流间沼泽分布区，多为片状，煤层厚7 ~ 20 m。
上石盒子组为棕红色和黄绿色泥岩、浅棕色和灰黄色中细砂岩，厚度为130 ~ 625米，与下石盒子组整体接触。分布广，厚度大，岩性具有顶细底厚的特点。石家庄、郑州、徐州、济南较厚，400m ~ 500m不等，邯郸、枣庄南部泥岩较发育，厚150 ~ 400 m，北部和中部无煤层，主要分布在平顶山、淮南，厚5 ~ 18.6 m，蔚县南部含煤24层，厚7.9m；；尉氏含煤地层11.7m；厚；淮南含煤地层为11，厚度为18.6 m
石千峰期岩相古地理以内陆湖泊和河流相沉积为主，三角洲沉积基本退出。浅湖亚相分布在临清、邯郸、东明、徐州，泥岩、泥灰岩发育，占总面积的10% ~ 16%。位于该区西南角的浅水湖泊发育水下冲积扇，冲积体交替叠加，砂岩层发育，厚度140 ~ 200米。中部和北部以河流为主。主要河流有平泉、汤山、大成、沂水，河流之间有广阔的河漫滩。
石千峰组是一个非煤系地层，是一个良好的区域性盖层，分布于整个盆地。岩性为棕红色、紫褐色泥岩，浅褐色、棕灰色中长砂岩，中上部夹灰绿色泥岩、中薄泥灰岩、泥岩，厚度70 ~ 387 m，与下伏上石盒子组及上覆下三叠统刘家沟组呈整体接触。安阳-枣庄线以南厚度较大，250-300m不等。
华北石炭-二叠纪含煤盆地主要含太原组、山西组、下石盒子组和上石盒子组等含煤岩系。煤岩显微组分以镜质组为主，惰质组次之，壳质组含量较少。煤岩以微镜惰性煤为主，其次为微镜煤和暗亮煤。
太原组镜质组含量大于95%的地区有济源、郑州和陆毅，惰质组含量小于5%，壳质含量低。镜质组含量为80% ~ 95%，惰质组含量为5% ~ 20%，分布在邯郸、徐州、淮南、平顶山等地。新汶和邢台地区镜质组含量为80% ~ 95%，惰质组含量为20% ~ 10%，含微量几丁质。唐山地区镜质组为50% ~ 80%，惰质组为50% ~ 20%。部分地区甲壳类含量在5%以上，如天津5%，南票7.5%。镜质组和惰质组总含量大于95%，壳质组含量小于5%，惰质组含量大于50%。如北京西山惰质组含量为63.5%，最高为80.5%。
济源和郑州山西组镜质组含量大于95%，最高可达99.5%，惰质组含量小于5%，无结壳建造。镜质组含量为80% ~ 95%，惰质组含量为5% ~ 20%，微量几丁质含量从石家庄到平顶山均有分布。镜质组占50% ~ 80%，惰质组占50% ~ 20%，几丁质占2% ~ 4%，分布在唐山东西带。镜质组和惰质组含量大于95%，惰质组含量大于50%，如靖西惰质组65.5%。淮南、徐州、济宁镜质组含量为50% ~ 70%，惰质组为20% ~ 40%，几丁质组为5% ~ 10%。
济源和郑州下石盒子组和上石河组镜质组含量为80% ~ 95%，惰质组为10% ~ 20%，无壳层形成。平顶山、淮南、徐州的镜质组含量为50% ~ 80%，惰质组为10% ~ 30%，几丁质组为8% ~ 12%。
华北石炭-二叠纪含煤盆地在华力西期形成后，经历了印支期后的沉积建造和构造变形改造，同时在岩浆作用的影响下出露、埋藏较深、热演化，引起煤地层的热变质(煤化、烷基化)或破坏。通过沉积史、构造史和热演化史的研究，认为华北石炭、二叠纪含煤岩系经历了煤岩热变质和岩浆热变质两个过程。晚石炭世至中三叠世末或局部三叠世末发生深变质作用，沉积厚度2000～4500m，持续时间130～150ma，为区域平衡变质作用。太原组和山西组煤层在晚二叠世可达褐煤级，在中三叠世可达气肥级，部分为长焰级。印支晚期，差异有升有降，上三叠统缺失区仍保持气肥煤阶，继续下降区煤阶进一步上升。当上覆岩层达到3500~4500 m，古地温为130 ~ 150℃时，形成贫瘦煤。三叠纪末，通许、晋城、阳泉形成向西南弯曲的弧形焦炭、瘦煤变质带，局部达到瘦煤级别。泥丘集东部和北部，徐州、邯郸、保定都是气肥煤，文安地区是长焰煤。从中侏罗世到早白垩世，构造变动频繁而剧烈，只有部分地区接受了不同厚度的侏罗纪和白垩纪沉积。大部分地区处于100 Ma的隆升剥蚀期，深部变质作用仅限于中生代断陷。由于深部构造和岩浆作用的叠加，大部分地层的变质程度加深。多为环状、条带状或条带状，煤岩变质带较窄，煤质梯度变化较大，甚至出现天然焦。至白垩纪末，通许西北部形成的弧形贫焦煤带已热变质为贫煤和无烟煤，其范围也有所扩大。其他如沾化、沧县、德州、聊城、邱县由于侏罗系和白垩系的叠加，进入了焦炭和瘦煤的行列。在邯郸、徐州、鲁西、靖西等地，在岩浆的影响下呈现环状或带状变质带。喜马拉雅期，华北石炭-二叠纪盆地再次完全沉降，石炭-二叠纪含煤系深度变质，已成岩成煤的煤层再次由低变质煤阶向高变质煤阶演化。随着煤化程度的提高，热解烃类气体的能力也随之提高，煤的结构也随之发生变化。据估算，煤岩Ro为0.6% ~ 1.2%，煤层埋深在武清、黄骅、沾化、东营、临清、东明、黄口、延吉、泥丘集、固安等地大于3000 ~ 3500米，面积2.6×104 km2。通过统计分析，通许、焦作、晋城、阳泉为以无烟煤为主的高变质带，Ro为2.0% ~ 3.0%，最高达6.3%。西部和南部焦煤、肥煤、气煤依次变化，东部和北部为宽缓气肥煤区。黄骅、武清、东营、临清、东明、黄口等新生代断陷重叠区形成一个半圆形梯度变化带，断层分布相同。淮北、徐州、靖西、豫西、太行山东侧受岩浆热变质作用，变质带小，变质程度高，局部可出现天然焦。一般与岩浆体呈环状、带状，周围变质程度也急剧下降。
华北石炭-二叠纪含煤盆地存在三套区域性盖层。全盆地石炭系和二叠系泥岩发育，厚度300~800 m，最大厚度930 m，由于后期盆地分解，各断块剩余厚度不同。晚期覆盖的盖层主要是第三系下1000米厚的泥质岩，局部发育石膏和盐层，分布广，厚度大。冀中、黄骅断陷泥岩厚度为1000 ~ 4000米，临清、东明断陷为500 ~ 2500米，济源、黄口断陷为500 ~ 2400米，南华北盆地为500 ~ 1000米。此外，下石盒子组上部杂色泥岩厚10 ~ 30 m，石千峰组紫色泥质岩厚50 ~ 200 m，均可作为区域性盖层。
参考《中国煤层气盆地图集》、《华北盆地煤层气勘探程度图》、《华北盆地晚石炭世本溪期岩相古地理图》、《华北盆地晚石炭世太原期岩相古地理图》、《华北盆地早二叠世山西期岩相古地理图》、《华北盆地二叠系石盒子期岩相古地理图》、《华北盆地石炭、二叠系残余厚度图》、《华北盆地上石炭统岩相古地理图》。华北盆地上石炭统本溪组煤层厚度图，华北盆地上石炭统太原组，华北盆地下二叠统山西组，华北盆地下二叠统山西组，华北盆地下二叠统下石盒子组，华北盆地下二叠统下石盒子组，华北盆地下二叠统下石盒子组，《华北盆地上二叠统上石盒子组煤层厚度图》、《华北石炭二叠纪含煤盆地富煤带运移示意图(原型)》、《华北盆地石炭二叠纪煤岩变质程度图》。