耸立在海平面上的古泰山，经过约19亿年的长期风化剥蚀，地势渐趋平缓。古生代初期，华北广大地区大幅度下降，古泰山随之沉没至海平面以下，整个华北成为一片海洋，于是在泰山的老变质岩剥蚀面上，沉积一层近2000米厚的海相地层，即寒武-奥陶系的石灰岩和页岩。

    中奥陶世末，在加里东运动影响下，鲁西和整个华北又缓慢上升为陆地，缺失了晚奥陶世、志留纪、泥盆纪、早石炭世的沉积。及至中石炭世初，华北地区发生短暂的升降交替，鲁西地区时陆时海，在中奥陶纪地层的剥蚀面上，沉积中、晚石炭世的海陆交互相含煤地层。尔后又持续上升，进入大陆发展阶段。期间，泰山地区地势高差不大，基本上属丘陵地形。