老第三系

僅在中國邊緣地區如台灣、西藏、新疆、海南島等地見有零星海相沉積，後又在江漢平原、蘇北、山東等地見有有孔蟲化石。由於四川運動（白堊紀後）的影響，古第三系與下伏岩層有顯著不整合。因受喜馬拉雅運動影響，地面隆起，古第三繫上面有清晰侵蝕面，可與新第三系分開。

按地質沉積環境不同，中國老第三系可分如下類型。

①山間盆地堆積：四川運動後，氣候乾燥，在山間盆地沉積有紅色砂岩、礫岩，有時夾石膏層、泥灰岩及灰巖。岩層傾向盆地呈15—20度角。如山東的官莊組（始新統—漸新統），湖南的東塘組（古新統），山西的垣曲羣（上始新統至下漸新統）等，最厚達1000米。泥灰岩中含有豐富的哺乳動物及淡水平卷螺化石。

②褐炭相沉積：氣候濕潤條件下，盆地形成煤層，同時伴有玄武岩噴發。如遼寧撫順煤田煤系厚達1000米，底部有凝灰砂岩、礫岩及頁岩。玄武岩之上為主要煤層。

③蒙古地區準平原湖相堆積：自白堊紀至老第三紀，蒙古地區均有規模不大的湖泊密佈地帶，沉積有黃色砂頁岩及泥灰岩。產哺乳動物化石。

④山麓堆積：主要分佈於西北地區，如天山南北山麓堆積厚達千餘米，以淡紫褐色砂頁岩為主，下部為泥灰岩，含石膏，含油苗豐富。1987年，中國已探明塔里木盆地有較大的良好儲油構造。

此外，喜馬拉雅地槽老第三系分佈明晰，可分東、中、西北三段。

東段：地槽發育典型，但缺失古新統，始新統與下伏白堊系呈不整合接觸；純碎屑岩，厚近萬米。下部礫岩及頁岩中含腹足類化石。中部砂岩含貨幣蟲。上部砂岩產哺乳動物化石。

中段：厚度鋭減，含石膏及煤層，屬中、下始新統，其上地層缺失，與中新統呈不整合接觸。

西北段：始新統，產貨幣蟲，粘土夾石膏層及煤層。中國西藏地區始新世海相沉積廣泛。