早泥盆世的沉积在区内可分北(西)部和南(东)部。
北部地区,早泥盆世的沉积主要为一套具类复理石韵律的沉积旋回,岩性组合为石英砂岩、砂岩、页岩夹少量泥质灰岩、硅质岩。岩石普遍受不同程度的变质,化石稀少,仅在昌宁温泉、凤庆士锅箐等地含化石稍多。笔石与竹节石均产于黑色页岩中,植物碎片多产于砂岩中。在忙东、勐底一带,还夹有少量含放射虫硅质岩。对于笔石适应性来说,海水为宁静的低能量环境是最重要的,泥质成分增多也是其繁殖的必要条件。就在物特征而言,该区早泥盆世时期应为水体相对较深的静水低能环境;就岩性组合来说,该套沉积的基本层序是由砂岩与页岩组成的一系列类复理石的沉积旋回。砂岩的分选性较差,含较多的岩屑,成熟度不高,具浊流沉积的特征。根据粒级层理经常发育在盆底至陆坡的环境地带,放射虫硅质岩及黑色页岩形成于静水盆地环境以及生物的生存环境来分析,结合区内早泥盆世的沉积物厚度由北向南有增厚趋势的现象,认为早泥盆世的沉积环境应为裂谷盆地靠近斜坡的地段,由北向南,水体逐渐变深。
南部地区,早泥盆世沉积由不等粒岩屑石英杂砂岩、岩屑杂砂岩、石英杂砂岩、粉砂岩、页岩以及硅质页岩、硅质岩组成。页岩及硅质页岩中含丰富的笔石化石,是早泥盆世洛赫科夫期的主要分子。从沉积特征来看,认为应属陆源砂质高密度浊流沉积,它常发育在非成熟被动边缘裂谷盆地;从含大量页岩、硅质页岩、硅质岩以及含笔石类而无底栖生物的情况来看,沉积水体相对较深。因此当地早泥盆世的沉积形成于裂谷盆地距斜坡带较近的半深海—深海环境。
昌宁-孟连带的中晚泥盆世沉积为砂页岩夹硅质岩建造,其中岩屑砂岩与硅质岩组成互层的情况仍然显示出浊流沉积的特点。由下向上,硅质岩层逐渐增加。与早泥盆世沉积相比,中晚泥盆世沉积物中的硅质成分明显增多,砂岩粒度明显变细,且岩性、岩相及所含生物等变化甚微,较为稳定;生物以浮游为主,几乎没有底栖生物;岩石构造以微细水平层理为主,小韵律极为发育,页岩、粉砂质页岩等单层厚数毫米至数厘米相互交替;上部出现层凝灰岩。这些应该是浊流沉积的特征。在孟连曼信至岔河的公路上,在中晚泥盆世的硅质岩、硅质页岩及砂岩层中,可见到水下滑动构造(图1-11)。其形成原因,最好的解释就是粗砂岩从坡上滑下,推挤着未完全固结的页岩沉积物向前移动,使之褶皱(同生构造)。在这一段剖面上还可见到砂岩与页岩组成的清晰的沉积旋回。上述特征表明区内中晚泥盆世的沉积应属深海斜坡带上的浊流沉积,而沉积环境最大可能是裂谷盆地。