嵩山地区和整个华北地区一样，自从中奥陶世地层沉积以后，就整体抬升为陆，以后的1亿多年时间，一直是陆地，缺少沉积物，故缺失了奥陶系上统、志留系、泥盆系以及石炭系下统。
石炭纪是全世界最早的成煤时期，所以备受地质学界的重视，研究最早，研究程度相对较高，嵩山和华北地层区一样，石炭纪沉积类型属于地台型海陆交替相铝质岩-碳酸盐岩-含煤碎屑岩建造。
对于豫西、豫北石炭系的研究，最早的是19世纪德国人李希霍芬和后来的常新富（1915），到1949年前，多人对地层做过多种划分，但缺乏系统的剖面研究。1949年以后的十来年间，从煤、铝勘探的需要出发，以灰岩、砂岩等特殊岩层为标志层，对煤层进行了系统的对比，但古生物依据相对较少。1962年河南地研所等单位对全省地层展开调查，石炭系的划分逐步转向以生物地层划分为主。1982年后，河南地研所研究石炭纪岩相古地理，区调队在编绘河南省1∶50万地质图的过程中，重新研究了石炭系代表剖面，取得了大量古生物化石资料，石炭系的研究水平得到明显提高（表8-3）。
表8-3 河南省华北地层区石炭、二叠系划分沿革表
石炭系在嵩山地区分布在北坡参驾店、涉村一线，东坡玉台、告城以东有零星出露，南坡西起伊川老君堂，向东在登封唐窑、新新煤矿、西白里坪、徐庄一线有连续分布。
嵩山地区缺少下石炭统，中统仅有本溪组，上统包含太原组和山西组。山西组在许多资料中划归二叠系，本文暂按《河南省区域地质志》划分方案叙述。现按二统三组分别介绍如下。
本溪组（C2b） 本溪组乃1926年赵亚曾、李四光创名于辽宁省本溪市以西牛毛岭，当时叫“本溪系”。1951年由楚旭春引入豫西。本溪组在嵩山北坡不整合于中奥陶统下马家沟组之上（图8-21），南坡不整合于上寒武统崮山组之上。本组厚度不大，但因受基底风化壳地形的控制，厚度变化极悬殊。嵩山地区由于第四系覆盖，大部分地方出露不全，实测剖面较少，仅举巩义市张沟剖面为例，该剖面是1964年前由河南区调（测）队测制的。本组由滨海、潟湖相铁铝岩、泥岩、滨岸相碎屑岩组成。是本区铝土矿、铁矿的主要含矿层位。本溪组化石不很丰富。张沟剖面未采到化石。但周边的登封大冶、费庄、巩义火石岭等地曾采到一些植物化石：博茨须鳞木、斯氏鳞木、猫眼鳞木、希尔霍芬贝叶等。上述植物化石在豫西、豫北本溪组都可见到。本区和邻区本溪组的岩相和含矿性完全可以互相对比。本溪组时代为中石炭世晚期。
图8-21 登封漏风地中石炭统本溪组与上寒武统崮山组假整合接触素描图（据河南区调队，1964修改）
巩义市张沟中世炭统本溪组剖面（图8-22）：
上覆地层 石炭系上统太原组（C2t）灰绿色灰岩
整合
2.灰、灰白、深灰色铝土岩（铝土矿） 3.8m
1.杂色铝土页岩夹鸡窝状赤铁矿 4.5m
假整合
下伏地层 奥陶系中统下马家沟组（O2x）灰色厚层白云质灰岩。
图8-22 巩义张沟村本溪组剖面图（据河南区测队，1964）
太原组（C3t） 原名“太原系”，李希霍芬1882年创名于太原市西山。创名后在华北区被广泛应用，但顶底板界线常因人而异，有的太原组包含了本溪组，有的不包含本溪组，大部分人将其划为上石炭统，但《河南省岩石地层》（1997）将其划归下二叠统。本组与上覆地层山西组和下伏地层本溪组均为整合接触。太原组在嵩山附近多被第四系覆盖，仅登封申家 出露较好，其他地段多靠钻孔资料对比。本组主要岩性为含燧石团块深灰色灰岩、灰褐色钙质、硅质粘土岩、砂岩夹煤线。灰岩层数变化较大，一般3～4层，普遍含有燧石结核和生物碎屑。本组化石极为丰富，有 类、珊瑚类、腕足类、牙形石、介形虫、双壳类和植物化石。化石属种繁多。太原组化石以 类对地层对比意义较大，嵩山区产出的 如皱壁 、假纺锤 、球希瓦格 、似纺锤 等多见于我国华北地区太原组的庙沟灰岩至东大窑灰岩中。根据本组的岩性、岩相和化石组合特点，可以与华北、西北相当层位进行对比，时代为晚石炭世早期。申家 太原组厚79m，密县岳村一钻孔计算厚度仅38m。太原组大量出现的 类化石，是石炭纪晚期地层划分的重要古生物依据。“ ”又称“纺锤虫”，旧称“筳蜗”。我国一般列为原生动物门有孔虫亚纲 目。“ ”字乃李四光先生所创，取“筳状之虫”的意思以代替纺锤一名。其壳为钙质，外壳有凸镜形、纺锤形、球形、圆柱形等。 壳很小，一般长3～6mm，微小的不足1mm，最大的可达60mm（图8-25）。
（据河南区调队，1989）
（据河南区调队，1989）
（引自《地质词典》，1979）
图8-26 皱纹珊瑚隔壁构造（引自《地质词典》，1979）
石炭纪的另一种重要化石是珊瑚。珊瑚是海生无脊椎动物，为腔肠动物门的一纲。单体或群体，群集珊瑚常成珊瑚礁。其中的皱纹珊瑚、异珊瑚及床板珊瑚等类化石甚多，是古生代地层划分对比的重要依据之一（图8-26）。
登封徐庄申家 上石炭统太原组剖面（图8-27）：
（河南区调队，1989）
图8-28 巩义张沟—五顶坡山西组剖面图（引自河南区调队，1964）
上覆地层 上石炭统山西组（C3s）浅灰色中粒长石石英砂岩
整合
太原组（C3t） 厚79.3m
6.灰白色薄层泥岩 42.4m
5.深褐灰色含铁质硅质岩薄层 2.3m
4.灰岩，含少量燧石团块，含 化石希瓦格 （图8-23）、似纺锤虫、鲁任采夫皱壁 等；珊瑚类化石顶轴脊板珊瑚；腕足类化石长身贝、马丁贝等 23.2m
3.灰褐色含钙质、硅质粘土岩，含腕足类化石太原府网格长身贝 3.1m
2.深灰色灰岩，含燧石团块，含 化石大豆形似纺锤 、紧A似纺锤虫、李氏似纺锤 、凯祜似纺锤虫、后硬壁希瓦格 、龙门希瓦格 、平常假纺锤 （图8-24）、假平常假纺锤 、球形球希瓦格 、亚圆形球希瓦格 8.3m
整合
下伏地层 本溪组（C2b）铝土矿、铝土页岩。
图8-29 科达（引自《地质词典》，1979）
（引自河南区调队，1989）
山西组（C3s） 原名“山西系”，由维里士于1909年创名于山西省中部。山西组自创名以来，被广泛应用，但划分颇不一致。分歧之一是顶底板各家划分有出入，目前底板确定渐趋一致，多在太原组灰岩之上，顶板主要意见有两种，一种是划在大占砂岩之下，一种是划在砂锅窑砂岩之底。分歧之二是山西组之归属，一种划归二叠系，一种划归石炭系。本书山西组仍放在石炭系，顶界划在大占砂岩之底。山西组在嵩山周边多为第四系覆盖，出露不好，徐庄申家 剖面顶部被覆盖，巩义市张沟尚完整。山西组厚度变化较大，登封申家 ＞64m，密县岳村钻孔中厚105m，巩义张沟厚67m。嵩山区在登封张沟、申家 、箕山，禹县磨街大涧，密县平陌、超化、米村等地采到植物、 、珊瑚、腕足、牙形石、双壳、介形虫等化石，其中植物、 对划分地层意义较大。植物有轮叶、首要科达（图8-29）、长椭圆楔叶、滨口丁氏蕨等。 类有豫西希瓦格 、高尚希瓦格 （图8-30）、美丽希瓦格 、格兰德希瓦格 、苏伯特 、布尔顿 、麦 等。上述植物化石和 类化石都是山西省同名组中的常见分子，尤其豫西希瓦格 和苏伯特 数量最多，是山西组的重要 类化石。山西组含二组煤，除煤以外，尚有耐火粘土、高岭石粘土，***有3～4层。二1煤（B1煤或大煤）为河南省主要可采煤层，二2煤在嵩山周围局部可采。
巩义张沟—五顶坡上石炭统山西组剖面（图8-28）：
上覆地层 下二叠统下石盒子组棕褐色厚层砂岩
整合
8.黄绿色细—中粒薄层砂岩，顶部为炭质页岩及煤层 11m
7.暗绿色厚层状砂质页岩，顶部为薄层黑色页岩 12m
6.铁红色厚层中粒长石石英砂岩夹黄绿色砂质页岩 7m
5.上部黄绿色页岩夹煤层，下部为薄层中—细粒砂岩 6m
4.上部暗绿色砂质页岩，中部灰黑色砂质页岩、炭质页岩，下部为蓝灰色薄层细砂岩 12m
3.黄褐色、蓝灰色薄层细砂岩 6m
2.灰绿色页岩夹灰黄色砂质页岩及灰白色砂岩 3m
1.黄褐色页岩夹灰黄色砂质页岩及砂岩 10m
整合
下伏地层 上石炭统太原组燧石灰岩及燧石层