四、二叠纪

    海西运动晚期，山东省全境上升为陆地。古气候由温暖潮湿变成干旱炎热，羊齿、裸子类中的苏铁、银杏、松、柏、杉等典型内陆型植物群竞相繁衍。二叠纪为陆相沉积。早期主要为湖泊沼泽相，有利于煤的形成，境内煤层薄、层数多。中期，以河流相为主，局部夹煤线。晚期为河湖相沉积。
它分为上、下两统，下统为山西组和下石盒子组，上统为上石盒子组和凤凰山组。聊城境内二叠系全为新近系所覆盖，研究程度较低。
    早二叠世早期，聊城虽由海转变为陆，但气候温暖潮湿，非常适宜植物的生长，是一种温暖潮湿的气候条件。为湖泊沼泽相的沉积。
    早二叠世晚期，随着地壳运动进一步加强，地表的分化日趋明显，含有较丰富的植物化石，沉积物的颜色以黄绿色和灰绿色为主，当时植物还相当繁盛，气候是温暖潮湿的，氧化作用并不强。到了晚期，出现了少量紫色沉积，说明气候开始向炎热方面转化，但总体还是温暖潮湿、植被繁盛的一片兴旺景象。该组是一套河湖相沉积。
    晚二叠世早期，沉积环境与早二叠世相比发生了显著的变化，温暖潮湿气候向南退缩，干热气候侵入， 聊城境内气候变得干旱而炎热。植物化石由下往上逐渐稀少，远不如早二叠世的丰富多采，说明气候逐渐变 得干燥，不利于植物的生长，植被繁盛的情况已是大势所去，失去了成煤的物质基础。
晚二叠世早期末，地壳的升降运动更加显著，地形的起伏已十分明显，剥蚀与沉积都在激烈地进行。
    一、下二叠统
    1、山西组
    该组是由B．Wills，E．Blackwelder(1907)创名的山西系沿革而来的，命名地点在山西。以深灰、黑色页岩、砂质页岩为主，夹粉砂岩、中细粒砂岩及煤层，底部为“北岔沟砂岩”，其下与太原组，上与下石盒子组均为整合接触。
    境内山西组由灰色、深灰色粘土岩、砂岩、粉砂岩及煤层组成，含极其丰富的植物化石。与下伏太原组、上覆下石盒子组，一般为整合接触，厚100m左右。灰—灰黑色泥岩中均夹煤线。主要岩石有黄绿色粉砂岩、细砂岩、黄绿色厚层粗粒石英砂岩、黄绿色粉砂岩央少量泥岩、灰色泥岩（内夹煤线）、黄绿色厚层中粒长石石英砂岩等。产植物：Emplectopteris  triangularis,  Emplectopteridium   alatum，Lobatannularia sinensis，Taeniopteris  multinervis,  T.nystroemii,  T.mucronata,Sphenophyllum  thonii,S.oblongifolium,  Tingia  hamaguchii,  Cordaites principalist等。
    聊城山西组与山东其它地区的差异，一是碎屑成分的多少，二是含煤性的差异。聊城地区碎屑岩只占全组总厚度的1／3，淄博地区则占3／5，而到昌乐地区则几乎全为碎屑岩，自西向东有变粗之趋势；就含煤性说，山东南、北两部分有较大的差异，在北部，一般含薄煤3—6层，最多达11层，而可采的一般只有2层，除个别矿区外均非主要开采煤层，在南部，一般含煤2—3层，但可采者一般都有2层，而且单层厚度较大，横向变化稳定，是主要可采煤层，具有重要的工业价值。山西组的厚度，变化颇大，最薄的仅有67m，最厚的可达188m，一般在l00m左右。从有机质和植物化石的丰富度而论，北部煤层多，可采性差，而南部煤层少，可采性高，具有较大的工业价值，主要是因为南、北两区地壳振荡的频度不同，由此而引起沉积盆地底盘的沉降幅度和植物遗体堆积时间长短不同所致，也就是说南部地区比北部有着更为有利的堆积埋藏条件。
山西组的沉积特征为湖泊沼泽相的沉积。山西组的沉积韵律非常清楚，每个韵律几乎都由砂岩、粉砂岩、泥页岩构成。在粉砂岩和页岩中，含丰富的植物化石，从化石赋存的状态看，似属未经搬运或搬运距离不远的原地埋藏。它们在一种弱还原环境中，在生物作用下加速变化，千粘土岩层位的上、下形成煤层或煤线，砂岩或粉砂岩构成煤的顶、底板。每一个这样的沉积韵律，都造成一次成煤的机会，是一种典型的沼泽相沉积。从山西组的岩层构造特征看，层理比较发育，砂岩和粉砂岩中常见微细层理、水平层理和波状层理，而不见和少见斜层理，说明当时沉积盆地水面开阔，水体较浅，水介质动荡，属浅湖相沉积。由上不难看出，山西组是温暖潮湿气候条件下的有利于成煤的湖泊沼泽相沉积。
植物群面貌和区域地层对比山西组是一套陆相地层，植物化石非常丰富，聊城境内   种。早二叠世早期的植物群面貌与晚石炭世的截然不同，主要表现在鳞木类已不很繁盛，芦木类的瓣轮叶，真蕨和种子蕨类的兼有羽状脉和简单网状脉为特征的中间类型编羊齿属和织革齿属的出现；带羊齿属的大量发展，而晚石炭世的代表性植物卵脉羊齿仅偶有发现。
    2、下石盒子组   
    该组是由E．Norin(1922)创名的石盒子系，T．G．Halle(1927)从中分出的下石盒子系沿革而来，标准剖面在太原西山(全国地层委员会，1964)。太原西山的下石盒子组，下部为黄绿色页岩、砂质页岩夹黄绿色细砂岩及薄层煤，上部为黄绿色细砂岩夹黄绿色页岩，其下与山西组，上与上石盒子组均为整合接触，厚93—13lM(山西省地层表编写组，1979)。
    聊城境内下石盒子组由黄绿、灰绿色砂岩、粉砂岩和页岩、砾砂岩、长石石英砂岩等组成。厚度在50~98m。产植物：Emplectoteris  triangularis , Taeniopteris  multinervis , Alethopteris ascendens ,tingia carbonica , Sphenophcllum thonii, Mariopteris tenuis等。早二叠世晚期植物群面貌与早二叠世早期基本一致，只是在早二叠世晚期出现了裸子植物苏铁纲的代表分子。
    下石盒子组是一套陆相沉积，由黄绿、灰绿色砂岩、粉砂岩和杂色粘土岩组成，局部地区含薄煤层或煤线。虽然各地的岩性不尽一致，但下列两个特征还是比较明显的：沉积物的颜色，下石盒子组的沉积物主要是黄绿色和灰绿色，上部开始出现盒子组沉积物主要是碎屑岩，比下伏的山西组粗得多。该组几乎全是黄绿、灰绿色长石石英砂岩和砂岩，所含杂色粘土岩微乎其微。该组几乎不含煤。聊城二叠系下，因未遭受后期的剥蚀而厚度较大， 89~120m。
    早二叠世晚期，随着地壳运动进一步加强，地表的分化日趋明显，剥蚀区为沉积区提供较为丰富的陆源物质，形成了下石盒子组以碎屑岩为主的沉积。下石盒子组含有较丰富的植物化石，沉积物的颜色以黄绿色和灰绿色为主，说明当时植物还相当繁盛，气候是温暖潮湿的，氧化作用并不强。只是到了晚期，出现了少量紫色沉积，说明气候开始向炎热方面转化，但总体还是温暖潮湿、植被繁盛的一片兴旺景象。该组是一套河湖相沉积，下部继承了早二叠世早期的湖盆连续沉积，上部出现了河流相沉积。其表现为：该组上部的厚层长石石英砂岩，分选不好，砂、砾混杂，不管是砂岩，还是粉砂岩，在纵向和横向上都不太稳定，变化较大。本来较厚的砂岩，横向追索不远就显著变薄，甚至尖灭，这些都是河流相沉积的特征。下石盒子组沉积相的变化，反映地壳上升，湖盆逐渐消亡进而被河流相沉积所取代的演化过程。下石盒子组不含可采煤层，这是受构造条件的制约。
    二、上二叠统
    1、上石盒子组
    该组是以陆相沉积为主的地层。以灰、紫色泥岩夹黄绿，浅灰色砂岩和泥质粉砂岩为主。自下而上，沉积物由粗变细，颜色虽仍以黄绿色为主，但是紫的颜色越来越多。一是沉积物的粒度自下而上逐渐变细。二是沉积物的颜色从下向上紫的颜色越来越多。上石盒子组的厚度变化更大。在聊城境内因其上有凤凰山组的存在而使其免遭剥蚀，厚度较大。上石盒子组，聊城植物化石就植物群而言，晚二叠世早期的植物群与早二叠世有明显的区别，主要表现在大羽羊齿类的发育，裸于植物银杏类Rhipidopsis，Psygmophyllum以及一些其它标志性植物如Chiropteris，Fascipteris，Volidopleris，Yuania等的出现。
    晚二叠世早期的沉积环境与早二叠世相比发生了显著的变化，温暖潮湿气候向南退缩，干热气候侵入，使境内的气候变得干旱而炎热。从上石盒子组产出的植物化石，由下往上逐渐稀少，远不如早二叠世的丰富多采，说明气候逐渐变得干燥，不利于植物的生长，植被繁盛的情况已是大势所去，失去了成煤的物质基础。气候变得炎热，可以从上石盒子组沉积物的特征反映出来。一是从下到上，紫色沉积物越来越多，二是岩石胶结物中氧化铁成分增多，个别层位甚至有低晶位鲕状亦铁矿产出，这是气候炎热，氧化作用加剧，氧化铁供源充足造成的结果。上石盒子组是一套半干旱炎热气候条件下湖泊相—河湖相—湖泊相的沉积。曾有过海水的贯入，形成含腕足类化石的海相泥质粉砂岩。
    2、凤凰山组
    凤凰山组一名是原北京地质学院(1958)据《中国区域地层表》(1956)所载凤凰山统而定，在《华东地区区域地层表，山东省分册》(1978)中曾以石千峰组出现。因考虑到山西标准剖面上石干峰组于70年代末已经解体，下部狭义的石千峰组(亦称孙家沟组)属上二叠统，中部刘家沟组与上部的和尚沟组属下三叠统，山东省用过的石千峰组已无法与解体后的石千峰组对比，故《山东省区域地质志》仍用凤凰山组，时代暂归为晚二叠世晚期。该组岩性主要为紫红色、灰紫色砂岩和粉砂岩，夹紫红色泥岩和砂砾岩，厚366~488m，其下与上石盒子组、上与侏罗系为整合或不整合接触。境内该组主要分布于莘县、聊城和茌平等地。境内凤凰山组由砂页岩构成，页岩约占40%，无砂砾岩沉积，残厚百余米，代表远离供源区的沉积类型。当时有着有显著的地壳运动，极有可能是聊考大断裂形成的初期。
    晚二叠世早期末，地壳的升降运动更加显著，地形的起伏已十分明显，剥蚀与沉积都在激烈地进行。自晚二叠世早期末，山东南、北两部分就各自沿不同方向发展，地壳运动进入了一个新的发展阶段。
凤凰山组的时代至今仍然是个悬而未决的问题，其原因是这套红色碎屑岩沉积缺乏任何生物依据。以往推测它的时代归属仅依据上覆和下伏地层及其间的接触关系，所以众说纷纭。概括起来有以下三种：(1)20年代初谭畅畴先生把它归为三叠纪(谭畅畴，1923)；(2)以1：20万区测报告为代表的归为二叠—三叠纪；(3)1978年《华东地区区域地层表，山东省分册》采用了全国地层会议(1959)的意见归入晚二叠世晚期。聊城远古地质史延用《山东省区域地质志》的说法，采用了第三种说法。