地質歷史在距今5.43億年時，進入顯生宙古生代的第壹個紀——寒武紀，以出現大量較高級的動物為主要特征。而寒武紀動物群又以具有堅硬外殼的，門類眾多的海生無脊椎動物大量出現為其特征，是生物史上的壹次大發展時期，其中三葉蟲最為常見，是劃分寒武系的重要依據。
什麽是三葉蟲呢？三葉蟲屬於動物界節肢動物門三葉蟲綱，主要生存於古生代，古生代末期滅絕。個體壹般長數厘米，最大的長可達70cm，小型的長僅數毫米。背部覆以幾丁質背殼，我們今天看到的絕大多數是背殼化石。三葉蟲無論是縱向和橫向都可以分成三部分，縱向由兩條背溝將身體分為壹軸二肋，三葉蟲名字由此而得。橫向可分為頭、胸、尾三部分，胸部多節且脆弱，不易保存，所以我們看到的化石多為頭和尾。三葉蟲種類繁多，演化較快，是早古生代地層的重要標準化石（圖8-1）。
圖8-1 三葉蟲背殼構造（引自《地質詞典》，1979）
寒武紀的寒武二字又是從何而來呢？從漢語含義中找不到答案。古生代開始壹段的地層首先在英國的威爾士研究，英國人習慣於把威爾士稱為Cam-bria。因此英國地質學家塞奇威克於1835年首先使用Cambrian作為紀名。日人依其音譯為“寒武”，中國沿用稱為寒武紀。
1.早寒武世
早寒武世為寒武紀海域的形成時期。華北區在寒武紀初期（相當於我國南方的梅樹村期、筇竹寺期和滄浪鋪前期）仍是剝蝕區。嵩山壹帶也已被夷為平地。滄浪鋪中期（辛集早期），海水開始由東南和西南兩個方面向華北古陸推進。當海水進到靈寶、葉縣、確山、固始壹帶時，沈積了壹套黑色頁巖和砂質頁巖，即辛集組①段。當海水推進到臨汝、魯山壹帶時，沈積了壹套含磷巖系即辛集組②段（圖8-2）。海水從兩側繞過熊耳古島會合後繼續北侵，淹沒嵩山地區。由於古陸長期遭受剝蝕，堆積有大量的碎屑物，這時的海水也並不深。海灘的障壁作用，形成了障壁灘的沈積，主要是砂礫巖、含礫砂巖、石英砂巖、粘土巖、泥質白雲巖。礫石分選差，磨圓度高，上部石英砂巖呈紫紅色，泥質白雲巖見石鹽假晶和泥裂，為濱海沙灘及潮坪沈積。
辛集晚期，海水已進至太行山南麓焦作、開封壹線。嵩山地區形成以潮間帶為主的碳酸鹽潮坪，潮坪內水體溫暖潔凈，潮間藻席開始形成並大面積發育，從而形成了廣泛分布的豹皮灰巖層。
圖8-2 河南省早寒武世辛集早期古地理圖
圖8-3 饅頭組灰巖中的潮汐層（引自河南區調隊，1989）
早寒武世饅頭期，河南省除熊耳古島外，全部成為海域，為華北海的壹部分。這時的華北海很淺。碳酸鹽潮坪繼續發育，潮坪沈積物為泥灰巖、泥質白雲巖、泥質條帶灰巖夾頁巖。潮汐層理（圖8-3）極為發育，雨痕、泥裂、鳥眼、石鹽假晶等暴露構造普遍，反映了該地當時為水位多變暴露頻繁的潮間帶上部環境。化石較少，有少量三葉蟲。饅頭末期，潮坪內藻類再次繁衍，形成饅頭組頂部的核形石灰巖和疊層石灰巖。
2.中寒武世
毛莊期華北海基本上繼承了早寒武世晚期的潮坪環境，但海域繼續擴大。嵩山地區接受了由北方來的碎屑，沈積了泥質粉砂質巖層。疊層石已經消失，三葉蟲空前發育，毛莊期的潮坪環境十分安靜。
莊期時，淺而開闊的陸表海淹沒前期的潮坪，碳酸鹽臺地在清潔、溫暖的海域裏大面積生成。臺地上的攪動淺水區發育碳酸鹽沙灘，沈積了鮞粒灰巖、生物屑灰巖。低窪部位發育了靜水碳酸鹽泥，沈積物為泥灰巖或泥質條帶灰巖。生物更加繁盛，除大量三葉蟲外，尚有腕足、腹足、軟舌螺、藻等門類的生物。當然，徐莊期的華北海並非壹直風平浪靜，徐莊中期也曾經歷過數次大風暴，強大的風暴潮流襲擊臺地上的沈積物，在米村蔓菁峪、王村佛洞等處，留下了風暴形成的礫屑灰巖。
至張夏早期，華北海達到了頂峰。隨後華北地臺南緣開始擡升。位於嵩山西南的熊耳古島這時也向東北方面擴大。受南部上升的影響，嵩山附近海水變淺，使剛剛形成的碳酸鹽沈積物暴露於海面，在大氣淡水的作用下發生白雲石化作用，從而形成張夏組上段的白雲巖層。
3.晚寒武世
晚寒武世為全面海退時期，海域面積不斷縮小，海水變淺。由於華北地臺南緣平緩擡升和熊耳古島的不斷擴大，使晚寒武世的華北海逐漸向東北方向退縮。
崮山期熊耳古島的北界大致在洛寧、魯山、確山壹線，嵩山壹帶的水下碳酸鹽臺地變成了潮坪。沈積物主要為泥灰巖、泥質白雲巖，潮汐層理發育，常見厘米級、毫米級的紋層，充分顯示潮間帶水位變化頻繁的特征。白雲巖化強烈，生物漸漸稀少，僅見少量三葉蟲和腕足類。
長山期海水繼續北退，熊耳古島北界可能在三門峽、汝陽、舞陽、確山壹線。嵩山地區仍是潮坪環境，沈積的白雲巖偶含燧石。生物稀少。
鳳山期熊耳古島進壹步擴大，嵩山成為淺而閉塞的潟湖，嵩山這時正處在海岸附近（圖8-4）。南坡已經沒有鳳山組沈積、而嵩山之北仍有鳳山組存在。沈積物中富含矽質，白雲巖化強烈，生物稀少。至鳳山末期，海水全部退出嵩山地區。
圖8-4 河南省晚寒武世鳳山期古地理圖
寒武紀由海進而後海退，嵩山地區由陸地變成海洋，最後又成了陸地。不過這時的嵩山地勢已大不相同，海侵前總的地勢是北高南低，現在卻成了南高北低，嵩山地區已改換門庭，成為熊耳古陸的壹部分了。
華北地臺南沿這次地殼上升是加裏東運動早期的影響，僅僅表現為造陸運動形式，未發生巖漿活動。