北祁连—河西走廊志留系包括下志留统鹿角沟砾岩和肮脏沟组、中志留统泉脑沟山组和上志留统旱峡组 ,泥盆系包括中、下泥盆统老君山组和上泥盆统沙流水组。鹿角沟砾岩为水下冲积扇沉积 ,断续分布于北祁连西段。肮脏沟组在北祁连—河西走廊分布广泛 ,主要为半深海碎屑复理石沉积。泉脑沟山组和旱峡组分布于北祁连—河西走廊西段 ,前者以浅海相砂泥岩和泥灰岩为主 ,后者以滨海潮坪—浅海碎屑岩沉积为主。老君山组分布于古祁连山山前和山间盆地 ,为粗碎屑磨拉石沉积。沙流水组分布于河西走廊东段 ,为湖相沉积。区域古地理分析表明 ,北祁连—河西走廊志留纪和泥盆纪的古地理主要受北祁连加里东—早海西期不规则造山作用控制。鹿角沟砾岩标志着弧—陆碰撞最早发生于早志留世早期。早志留世北祁连—河西走廊由弧后残余盆地向前陆盆地转化。中、晚志留世北祁连东段剧烈造山并与阿拉善古陆连接 ,前陆盆地限于北祁连—河西走廊西段。志留纪末期为北祁连的主造山期 ,泥盆纪形成高峻的古祁连山。早、中泥盆世形成山前和山间盆地的粗碎屑磨拉石沉积。晚泥盆世造山带西段造山作用剧烈 ,形成剥蚀区。东段造山作用微弱 ,山地被剥蚀 ,山前形成湖泊相的晚泥盆世沉积