鲁西是华北地区较早接受晚古生代地层沉积的地区,该时代地层发育比较齐全。晚古生代地层仅分布于沂沭断裂带以西的中—新生代盆地中,形成于晚石炭世—晚二叠世,自下而上划分为月门沟群和石盒子群,富含动植物化石和煤炭、铝土矿等矿产资源,多被中—新生代地层覆盖,局部地区有地层出露。该套地层不整合于奥陶系之上,顶部遭受风化剥蚀,被三叠系不整合覆盖,在不同地区地层厚度、岩性及含矿性特征差别较大。沉积环境由海相—海陆交互相向陆相演化,主要分为海洋环境、海陆过渡环境、湖泊环境、沼泽环境和河流环境。