华北北部晚侏罗世-早白垩世普遍发育一套区域性可对比的灰紫色、紫红色粗碎屑沉积建造（土城子组/后城组/大青山组）,时限约154-137Ma。土城子组厚约800-4500m不等,不同地区其岩石组合和旋回结构存在很大差别,阴山-大青山地区土城子组/大青山组底部发育一套冲积扇相砾岩,下部由河流相砂砾岩逐渐过渡为滨浅湖相粉砂岩、砂岩及少量淡水灰岩,钙质结核发育,上部为辫状河相砾岩、砂岩;冀西北尙义盆地后城组自北向南由冲积扇相巨砾岩、粗砾岩逐渐过渡为辫状河相细砾岩、粗砂岩,到东南部变为滨浅湖相红色粉砂岩、泥岩,其上（阎家窑组）主要发育河流和沙漠相砂岩;冀北中东部地区土城子组/后城组下部以冲积扇相砾岩为主,中部普遍发育河流相砂岩、砾岩,向东变为湖相泥质粉砂岩,上部整体以冲积扇、辫状河相砾岩、砂岩为主;辽西地区下部为滨浅湖相紫红色粉砂岩、泥岩,中部以冲积扇相砾岩为主,上部普遍发育风成沉积。土城子组剖面沉积相对比分析,发现盆地水体均经历了浅-深-浅的变化,土城子组中期曾发生过大面积湖泛。各地区古水流在平面上呈现汇聚特征,碎屑物源为近源沉积,碎屑锆石LA-ICP-MS分析表明阴山-大青山、冀西北尚义和辽西存在很大差异,上述特征共同表征着晚侏罗世-早白垩世,华北北部存在若干独立盆地,并未构成统一泛盆。土城子组红层夹膏盐、古土壤、钙质沉积,孢粉Classopollis高含量（82.6%）、蕨类植物极其贫乏,都显示出干旱炎热的古气候环境。在土城子组上部普遍出现的风成砂沉积将这种干旱气候推向了顶峰。通过对比中国北方同期风成沉积以及南半球同纬度同期风成砂,提出华北晚侏罗世-早白垩世处于西风带上,为行星风系控制。冀北-辽西地区土城子组中火山岩夹层也指示着当时存在间歇性的火山活动。最近在河北尚义盆地土城子组上部（原阎家窑组）发现了大量恐龙足迹化石,以兽脚类为主（含少量蜥脚类和鸟脚类）。在河北赤诚、延庆、承德、辽西朝阳、北票土城子组中也都曾报道了恐龙足迹化石,数量众多,包含兽脚类、蜥脚类、鸟脚类以及鸟类,除承德外,这些足迹都出现于土城子组上部,风成砂之下,表明在风成砂形成之前,华北北部极为适合以恐龙动物群为代表的脊椎动物的生存,同时,土城子组作为燕辽生物群与热河生物群的过渡阶段也并非是前人所认为的荒原环境,生物匮乏。因此,晚侏罗世-早白垩世,由于地壳差异性隆升,华北北部逐渐由炎热干旱的低山丘陵环境转为寒冷干旱的高山荒原/荒漠环境。正是由于环境的剧变,导致了恐龙动物群的消亡,直到义县组时期,气候逐渐暖,以恐龙为代表的生物群才再次出现,体现了古地理、古环境对生物群发展的制约作用。