土城子階，是中國上侏羅統下部的壹個階，由第二屆全國地層委員會侏羅系工作組在 1999 年 12月第三屆全國地層會議預備會期間提出，階名源自巖石地層單位 “土城子組”。
根據對比，土城子階大致相當於 《國際地層表》中的上侏羅統牛津階 (Oxfordian) 。
通過課題組 (王思恩等) 的研究，取得的主要進展是: 初步選定了土城子階的代表性剖面; 初步限定了土城子階在巖石地層中的範圍，積累了重要的化石資料，並據此初步明確了土城子階的涵義。
(壹) 土城子階代表性 (層型) 剖面位置
土城子階命名時指定的層型剖面是，遼寧省北票市土城子鄉藍旗東溝至下油房溝壹帶剖面。由於該剖面為壹套較粗的碎屑巖，含化石十分稀少，不宜作為階的層型剖面。經課題組在區域上的廣泛考察，發現在遼寧金嶺寺-羊山盆地、遼西淩源三十家子盆地以及冀北平泉楊樹嶺盆地均有含化石較豐富的土城子組 (冀北稱後城組) 分布。初步選定冀北平泉縣楊樹嶺盆地內的後城組 (土城子組) 剖面作為土城子階的代表性剖面。
(二) 土城子階代表性 (層型) 剖面和鄰區參考剖面介紹
土城子階的階名源自巖石地層單位土城子組的組名，但土城子組不等於土城子階。經研究，初步判定，土城子階僅限於土城子組的中上部層位。為說明這壹問題，下面全面介紹有關土城組的巖性特征及化石產出情況。
土城子組在正常發育的情況下，壹般自下而上分 3 個巖性段: 下段為紫紅色凝灰質頁巖夾少許灰綠色粉砂巖及粉砂質泥巖，含葉肢介、介形蟲、古植物及孢粉等化石; 中段為灰紫色泥砂質膠結礫巖夾砂巖; 上段為紫紅色、灰綠色凝灰質砂巖夾頁巖，具大型交錯層理及板狀層理，含葉肢介、介形蟲等化石。本組在各地的厚度變化較大，160～4400 余米。
下面重點介紹代表性 (層型) 剖面及幾個重點參考剖面的化石產出層位的情況。
1. 冀北平泉縣楊樹嶺剖面 (代表性剖面)
上覆地層下白堊統義縣組
中國主要斷代地層建階研究項目(2001～2009) 進展與成果
下伏地層 下奧陶統冶裏組淺灰色白雲質灰巖
2. 金嶺寺 羊山盆地
(1) 在北票市金嶺寺楊家溝-胥定溝剖面: 土城子組下段上部的紫紅色泥巖、砂質泥巖所夾的壹層厚 0. 8 m 的灰綠色泥巖、砂質泥巖中含較豐富的葉肢介化石，主要屬種為 Pseudograpta murchisoniae，P. cf. murchisoniae， P. orbita， P. mirabilis (Cf. P. morrisi ) ， P. jonesi， P. subquadrata， P. paucilineata;Monilestheria jinlingsiensis (= Prosentestheria jinlingsiensis) ，M. cf. jinlingsiensis，M. oblonga，Monilestheria sp. ; Mesolimnadia jinlingsiensis 等; 同層還含少量古植物化石 Pagiophyllum sp. 等。該剖面向東，至蔡家溝，相當層位還含葉肢介 Pseudograpta inconstanlis，Mesolimnadia recta，Prolynceus beipiaoensis 等; 還含昆蟲 Mesob?etis sibirica 以及以 Classopollis 占優勢 (80%以上) 的孢粉組合。
(2) 在北票市巴圖營鄉塔山溝剖面: 土城子組下段下部壹層厚 1. 88 m 的灰綠色泥質頁巖夾黃灰色粉砂巖中含以下葉肢介化石: Pseudograpta murchisoniae，P. subquadrata，P. orbita，Pseudograpta spp. ，Mesolimnadia sp. 等，以及古植物，孢粉等化石。
(3) 在北票市巴圖營鄉柳樹溝林場剖面: 土城子組下段下部壹層厚 11. 43 m 的灰綠色、黃綠色粉砂質泥巖中含葉肢介: Pseudograpta murchisoniae，P. subquadrata，P. orbita，Pseudograpta spp. 等。
(4) 在北票市長臯鄉大板溝剖面: 土城子組下段下部 (距底約 70 m) 壹層黃綠色、灰綠色泥巖、粉砂 質 泥 巖 夾 白 色 鈣 質 粉 砂 巖 中 含 葉 肢 介 化 石: Sinograpta beisijiaziensis， S. xiwopuensis，S. dabangouensis sp. nov. 等及古植物化石。
(5) 在遼寧朝陽市北四家子鄉馬家溝剖面: 土城子組下段下部 (距底 114 m) 壹層厚 10 m 的灰綠色泥巖夾黃灰色薄層粉砂巖含豐富的葉肢介和介形蟲化石。葉肢介有: Sinograpta dabangouensis，S. xiwopuensis，S. beisijiaziensis，Pseudograpta brevis，P. paucilineata 等; 介 形 蟲 有: Darwinula magna ，D. submagna， D. sarytirmenensis， D. impudica， D. lufengensis， D. changxinensis， D. arwinula spp. ，Damonella depressa，D. truncatula sp. nov. 等。在 朝 陽 市 二十家 子剖面土 城 子組 下 段 還 含 楊 氏 朝 陽 龍Chaoyangosaurus youngi。
3. 遼寧淩源縣三十家子盆地
該盆地內的土城子組主要是壹套粗碎屑巖，以礫巖、砂礫巖和不同粒級的砂巖為主，間夾少量泥巖。在盆地東北部的水泉車站附近，土城子組上段上部壹層厚 7. 5 m 的灰黃色、灰綠色砂質泥巖中含豐富的葉肢介化石，但屬種單調，僅為壹新屬種水泉小淩源葉肢介 Lingyuanella shuiquanensisgen. et sp. nov. 。
4. 河北省赤城縣後城盆地
在赤城縣上莊子和河西村剖面: 在後城組 (土城子組) 近底部的壹層灰綠色頁巖中，含葉肢介Euestheria spp. 和 介 形 蟲 Darwinula sarytirmenensis， D. sublatovata， D. tielingensis， Timiriasevia aff. rectidorsalis，Damonella truncatula; 還有雙殼類 Arguniella lingyanensis，A. yanshanensis 等。
5. 北京延慶縣花盆盆地
在後城組 (土城子組) 下部的壹層厚 30 m 的綠色、灰黑色頁巖中，含葉肢介 Euestheria spp. ; 昆蟲 Ｒhipidobiattina (Canaliblatta) yanqingensis，Euryblattula huapenensis，Samaroblattula houchengensis，S. lata 等。此層之下的灰色泥灰巖、鈣質泥巖中含雙殼類 Unio grabaui，Mengyinaia mengyinensis。
6. 北京市延慶白河堡盆地
在後城組 (土城子組) 下部壹層灰色薄層粉砂質泥巖中含葉肢介化石 Tianshanograpta cf. elongata，T. elliptica，T. yanqingensis。該屬首次發現於新疆吐魯番盆地的中侏羅統頭屯河組的頂部。
(三) 土城子組 (後城組) 內生物群分析
根據課題組 (王思恩等) 研究及前人資料，目前在土城子組內發現的古生物以葉肢介為主，其次為介形蟲、古植物、孢粉、昆蟲和少量古脊椎動物，而且化石都集中產出於土城子組的下部和上部。
1. 葉肢介
主要分布於土城子組的下部 (第1 段) ，主要分子有: Pseudograpta murchisoniae，P. orbita，P. cf. morrisi，P. subquadrata，P. mirabilis，P. inconstantis，P. jonesi，P. paucilineata， Sinograpta beisijiaz-iensis，S. dabangouensis，S. xiwopuensis，Monilestheria jinlingsiensis， M. oblonga， Mesolimnadia jinlingsien-sis，M. recta，Prolynceus beipiaoensis，Tianshanograpta cf. elongata，T. elliptica，T. yanqingensis 等。這 壹組合以前 3 屬為主，可稱為 Pseudograpta-Sinograpta-Monilestheria 葉肢介組合。此組合中的 Pseudograpta murchisoniae，P. orbita，P. morrisi 3 種與英國蘇格蘭西北部海陸交互相大河口群的 Kilmaluag組所產的同種葉肢介可以對比; 本組合中的 Sinograpta xiwopuensis 特征上與英國 Kilmaluag組下部所含的 Fibres-theria puncta 也很相似。Kilmaluag組的時代屬於中侏羅世巴通期。
土城子組上部 (第三段) 葉肢介的分異度和豐度比下部低，到目前為止，僅發現 3 屬 8 種:Pingquania huangtuliangensis， P. oblonga， P. quadrata， Yanshanoleptestheria yangshulingensis， Y. minor，Y. longa，Y. ovata，Lingyuanella shuiquanensis。這些幾乎都是新屬種，難以據此確定土城子組上部的時代和層位。但是，在下部組合中，含有 Tianshanograpta 屬的 3 個種，該屬曾首次發現於新疆吐魯番盆地中侏羅統頭屯河組的頂部，以此推斷，土城子組上部的葉肢介組合應屬上侏羅統。此葉肢介組合可稱為 Yanshanoleptestheria-Pingquania-Lingyuanella組合。
2. 介形蟲
在土城子組下部含 Darwinula-Damonella 介形蟲組合。這壹組合中主要屬種有: Darwinula sarytirme-nensis， D. impudica， D. magna， D. submagna， D. lufengensis， D. changxinensis， D. bapanxiaensis，D. subparallela， D. cf. stemimpudica， D. changyangensis， D. convexidorsalta， D. majiagouensis， Damonelladepressa，D. truncatula，Damonella sp. 等。這壹組合中以 Darwinuta 占優勢，其中多數種均廣泛分布於國內外的中侏羅統中，只有本組合的 Damonella depressa 曾見於雲南上侏羅統的景星組中。
土城子組中上部含-Djungarica-Mantelliana-Damonella-Stenotroernia 介形蟲組合，其主要屬種有 Djun-garica yunnanensis， D. pingquanensis， D. yangshulingensis， Mantelliana banqiaoensis， M. reniformis，Damonella ovata， D. depressa， Damonella spp. ， Stenestroernia pingquanensis， Darwinula yangshulingensis等。對這壹介形蟲組合，龐其清 (1982) 、王五力等 (2004) 認為應晚於土城子組下部的 Darwinula-Damonella組合，應屬晚侏羅世。
3. 古植物
根據王五力等 (2004) 的資料，土城子組內包含兩個古植物組合。下部組合以松柏類占優勢(63. 4% ) ，其次是茨康類和真蕨類，另有少量有節類、本內蘇鐵類和銀杏類。其主要屬種有: Neoca-lamites sp. ， Equisetites cf. naktongensis E. cf. sarrani， Cladophlebis sp. ， Onychiopsis elongata， Coniopterishymenophylloides，C. simplex，Zamites sp. ，Otozamites sp. ，Ginkgoites sp. ，Czekanowskia rigida，Phoeni-copsis sp. ，Pityophyllum sp. ，Pityospermum sp. ，Schizolepis chilitica，Elatides leptolepis，Elatocladus sp. ，Yanliaoa cf. sinensis， Brachyphyllum expansum， B. mamillare， B. liaoningense， Pagiophyllum beipiaoense，Pagiophyllum sp. ，Podozamites sp. ，Conites sp. ; 木 化 石 Xenoxylon latiporosum， Scotoxylon yanqingense等。這壹組合中，Neocalamites、Equisetites、Coniopteris hymenophylloides. C. simplex，Czekanowskia rigida，Phoenicopsis 等的存在，顯示本組合應屬中侏羅世的組合面貌。
上部組合，以松柏類占優勢，下部組合中的有節類，真蕨類、茨康類和本內蘇鐵類等幾乎均已消失，主 要 屬 種 有: Leptostrobus marginatus， Leptostrobus sp. ， Pityolepis larixiformis， P. pachyrachis，P. pingquanensis，P. sphenoises，Pityophyllum sp. ，Schizolepis beipiaoensis，S. carinatus，S. chilitica，Schizo-lepis sp. ，Elatites leptolepis，Podozamites sp. ，Carpolithus fabiformis 等，以及松柏類木化石 Protophyllocla-doxylon franconicum，Xenoxylon ellipticum，X. latiporosum 等。這壹組合面貌明顯晚於下部古植物組合，其時代應屬晚侏羅世。
4. 其他化石
在金嶺寺-羊山盆地的蔡家溝剖面土城子組下段中還發現壹種昆蟲 Mesob?etis sibirica?。該屬(Mesob?etis) 廣泛分布於俄羅斯遠東地區和我國北方廣大地區的中侏羅統中，M. sibirica 曾發現於遼寧北票海房溝的中侏羅統海房溝組，淩源老虎溝的中侏羅統郭家店組以及河北灤平周營子地區的中侏羅統九龍山組中。另外，在遼寧朝陽二十家子地區的土城子組下段還發現古脊椎動物楊氏朝陽龍 Chaoy-angosaurus youngi (= Chaoyangosaurus liaosiensis) ，根據趙喜進等 (1999) 意見，其時代屬中侏羅世或晚侏羅世。
(四) 關於土城子階的定位問題
從以上土城子組中所含生物群的分析可知，在土城子組下部所包含的各門類生物群顯示的時代，多數都傾向於中侏羅世的面貌。尤其在北京延慶縣白河堡盆地內土城子組 (後城組) 下部發現了首現於新 疆 吐 魯 番 盆 地 中 侏 羅 統 頭 屯 河組 上 部 的 葉 肢 介 Tianshanograpta cf. elongata，T. elliptica，T. yangingensis。說明，土城子組下部層位應屬於中侏羅統頭屯河階大致同期的產物; 在冀北、遼西壹帶，此時期的代表性生物為 Pseudograpta-Sinograpta-Monilestheria 葉肢介組合帶和 Darwinula-Damonella介形蟲組合帶，以及分異度和豐度較高的以松柏類，真蕨類和茨康類為主的古植物組合 (表 12) 。
表12 土城子階和土城子組及其生物組合帶
土城子組上部所含各門類生物組合，明顯顯示比土城子組下部生物組合偏晚的趨勢。多數門類都呈現晚侏羅世的面貌。由此推斷，土城子階應位於土城子組 (後城組) 的中、上部。其代表性生物組合是 Yanshanloeptestheria-Pingquania-Lingyuanella 葉肢介組合帶以及 Djungarica-Mantelliana-Damonella 介形蟲組合帶，以及較為單調的以松柏類占優勢的古植物組合。由於土城子組是壹套較粗的碎屑巖，發現的含化石層位有限，生物的不連續性明顯。因此，目前難以準確確定土城子階的底界。只能暫時根據反映不同時代的生物組合，控制其大致的範圍。這壹問題有待今後發現更為理想的剖面 (地層連續、巖性較細、含化石層位多的剖面) 進壹步深入研究解決。
(五) 土城子階的區域對比
根據初步對比，在我國與土城子階大致同期的巖石地層單位有: 冀北、遼西地區的土城子組 (後城組) 中、上部; 鄂爾多斯盆地的宜君組和洛河組; 新疆庫車盆地的亞格列木組; 青海柴達木盆地的紅水溝組下部; 西藏唐古拉山地區的索瓦組; 四川盆地的遂寧組; 雲南中部地區的蛇店組; 四川西南部的牛滾氹組等。