中、晚泥盆世—早石炭世，甘肃省及周边绝大多数沉积盆地沉积序列都表现为退积型，表明大陆地壳已进入板块内部演化阶段。大陆动力条件已由挤压转变为伸展，因此也可称为板内伸展阶段。整个格局是广泛发育以新生大陆陆壳为基底的板内裂陷盆地及裂谷盆地。除北山和西秦岭外，不再出现具有分割意义的新生大洋盆地。
漳县大草滩大草滩群既含有大量腕足化石，也含有斜方薄皮木等典型的植物化石和盾皮鱼类化石（甘肃省地质矿产局，1989），既有泥盆纪的典型分子，也有石炭纪的分子（翟毓沛，1981），可能是泥盆纪和石炭纪过渡时期的海陆过渡的产物。进入石炭纪后，珊瑚和腕足类极为繁盛，新出现的蜓类也很丰富。天祝臭牛沟的臭牛沟组富含珊瑚及腕足类化石，以及头足类、苔藓虫等，如袁氏珊瑚、贵州珊瑚、长身贝等（李克定and沈光隆，1992），苔藓虫有108个属种（中国科学院地质古生物研究所，1962），底部还含有铲羊齿等植物化石（甘肃省地质矿产局，1989）。臭牛沟提供的材料长期是我国同时代地层识别、划分和对比的依据（李克定and沈光隆，1992）。迭部益哇沟益哇沟组、略阳组、岷河组均产有珊瑚以及腕足、蜓等化石。益哇沟组以珊瑚为主，可划分为2个生物组合；略阳组以珊瑚最为丰富，末期出现蜓，包括2各生物带；岷河组以蜓类最为丰富，可以划分为3个蜓带（甘肃省地质矿产局，1989）。
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图1-9 漳县大草滩斜方皮木化石
石炭纪植物开始繁盛，形成甘肃第一个重要成煤期。含煤层分布较为广泛，主要有靖远组、羊虎沟组、红土洼组，但含煤性较差（王普，2014）。涉及的煤矿主要有兰州窑街、靖远井儿川、磁窑等。
二叠纪海相生物繁盛，北山地区主要以腕足类、珊瑚为主，以及苔藓虫、腹足类、双壳纲和菊石。金塔双堡塘菊石滩组以富含菊石而得名。西秦岭则以蜓类、腕足类为主，以及珊瑚、菊石等。迭部益哇沟的栖霞组、茅口组、迭山组、长兴组均含有较多化石。栖霞组可划分为喀劳得氏米斯蜓带和格子蜓带2个化石带，茅口组有珍珠新希瓦格蜓带和齿状乌鲁希腾贝2个化石带，迭山组以腕足类和珊瑚为主，没有蜓类化石，长兴组则产出古纺锤蜓带（甘肃省地质矿产局，1989）。而早古生代的笔石、三叶虫等则已衰竭。
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