本阶段（包括下石盒子组和上石盒子组地层）发育复合层序Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ，主要发育河流型层序，在沙坝沟剖面上，根据河道的下切及纵向变化及古土壤发育特征共识别出19个河流型四级层序。每一层序由底部的河床滞留沉积开始，岩性为粒度较粗的含砾粗砂岩，其下为河道冲刷面，向上为天然堤、决口扇、河漫等较细粒的沉积。在视电阻率曲线上特征表现明显，下部为高值的峰，向上逐渐变小。因陆相地层砂体的不稳定性，所以其河流型层序在横向上的可对比性也差，但根据垂向上的岩性组合仍可大致在每个复合层序中识别出低位层序组、海侵层序组、高位层序组。
3.5.3.1 复合层序Ⅳ
复合层序Ⅳ包括下石盒子组及相当的层位，时代相当于中二叠世早期。层序ⅠV界面为下石盒子组底部砂岩（相当于太原西山的骆驼脖子砂岩）的底面。下石盒子组底部稳定发育骆驼脖子砂岩，该层砂岩在华北地台上稳定发育，可与河南的大占砂岩对比（尚冠雄，汪曾荫，1993），岩性为中粗粒含砾砂岩，底部有冲刷面发育，将其作为本层序低位层序组的下切谷沉积。海侵层序组以厚层炭质泥岩、泥岩和巨厚层的粉砂质泥岩等细粒沉积为主，在东部地区发育数层煤层。高位层序组以灰黄、黄绿、黄褐色中细粒砂岩、粉砂岩、页岩及砂质页岩为主，整体表现为向上变粗的沉积序列，反映海平面抬升速率降低，在末期开始下降。随着海水大面积向南退缩，广大地区演变为上三角洲平原环境，分流河道与泛滥盆地并存；位于南部的峰峰一带，仍发育部分下三角洲平原相（分流间湾、泥炭沼泽）。层序内发育多个河流体系的完整旋回，在每一个旋回的顶部发育紫红色花斑状泥岩，代表了曾暴露于地表遭受风化。该层序的顶界则为其顶部的桃花泥岩的顶面（图3.19～3.22）。
3.5.3.2 复合层序Ⅴ
包括上石盒子组的第一段和第二段下部的地层，时代相当于中二叠世晚期。从钻孔揭示的地层看，复合层序Ⅴ 在河北南部及河南濮阳和山东淄博一带发育较全，在北部的南宫、德州、沧州、宝坻和京西都大部分被侵蚀掉。从南部各露头剖面及钻孔来看，复合层序Ⅴ以河流相的层序为特征，由低位层序组、海侵层序组和高位层序组构成。低位层序组在垂向上表现出向上变细变厚的叠置特征，其岩性以四级下切谷砂体和泛滥盆地的细粒沉积物为主，都具有下切谷充填沉积非常发育的低位体系域，而高位体系域不发育，在区内的东南部厚度很大。海侵层序组岩性为中细砂岩、粉砂岩、泥岩，与低位层序组相比，其四级低位体系域在层序中的比例减少，四级层序的垂向叠置特征为向上变细变厚的退积。高位层序组以典型的向上变细的旋回为特征，每个旋回的下部为发育冲刷面及交错层理的河道砂岩，上部为紫红色泥岩和粉砂岩，该层序组整体表现为向上变粗的进积。该复合层序整体上为一个向上变细再变粗的完整旋回，而在地层保存不全的地区主要发育低位层序组和海侵层序组（图3.18～3.21）。
图3.18 临城沙坝沟—庆古1井石炭系—二叠系层序地层及沉积相对比图Fig.3.18 Crosss ection showings equences tratigraphic framework and facies distribution of the Carboniferous and Permian in the area from the Shabagou section at Linchengto the Qinggu No.1 borehole section
图3.19 峰峰北大峪—东古1井石炭系—二叠系层序地层及沉积相对比图Fig.3.19 Cross section showing sequence stratigraphic framework and facies distribution of the Carboniferous and Permian in the area from the Beidayu section at Fengfeng to the Donggu No.1 borehole section
图3.20 东古1井—京西灰峪石炭系—二叠系层序地层及沉积相对比图Fig.3.20 Cross section showing sequence stratigraphic framework and facies distribution of the Carboniferous and Permian in the area from the Donggu No.1 borehole section to the Huiyu section at western Beijing
图3.21 苏8-庄古1井石炭系-二叠系层序地层及沉积相对比图Fig.3.21 Cross section showing sequence stratigraphic framework and facies distribution of the Carboniferous and Permian in the area from the Su No.8 borehole section to the Zhuanggu No.1 section
图3.22 河北南部石炭系—二叠系含煤岩系层序地层划分Fig.3.22 Squence stratigraphy of the Permo-Carboniferous coal measures in southern Hebei
3.5.3.3 复合层序Ⅵ
相当于上石盒子组第二段上部以及三、四段，在时代上大致对应于晚二叠世早期。由于受剥蚀较严重，该复合层序在大部分地区都发育不全，主要在河北南部、河南濮阳和山东等地发育。另外，在北大港南部的庄古1井和霸县附近的新葛4井也发育较全。而在北部其他地区仅发育低位层序组或低位层序组和海侵层序组的下部。
从临城沙坝沟—庆古1井的对比图看（图3.18），该复合层序由低位层序组、海侵层序组和高位层序组组成。其中低位层序组在邢台矿区—鸡泽地区由辫状河河道砂岩组成，尤其在邢台矿区，主要为多套复合的辫状河道组成，厚度也较大，而在东部则由厚度较薄的曲流河河道砂岩组成，向上演变为河流泛滥盆地和决口扇沉积，并组成海侵层序组，再往上河道砂岩又有所增加而形成高位层序组。该层序在全区以多个向上变细的河流沉积旋回为特征，在低位层序组中每个旋回都由发育交错层理且底部具有冲刷面的河道砂岩和其上部的紫红色泥岩和粉砂岩组成；海侵层序组主要由紫红色泥岩、泥质粉砂岩和灰色粉、细砂岩组成；高位层序组则砂岩含量有明显的增加，可见到中砂岩和细砂岩，夹紫红色泥岩或泥质粉砂岩。