嵩山地區和整個華北地區壹樣，自從中奧陶世地層沈積以後，就整體擡升為陸，以後的1億多年時間，壹直是陸地，缺少沈積物，故缺失了奧陶系上統、誌留系、泥盆系以及石炭系下統。
石炭紀是全世界最早的成煤時期，所以備受地質學界的重視，研究最早，研究程度相對較高，嵩山和華北地層區壹樣，石炭紀沈積類型屬於地臺型海陸交替相鋁質巖-碳酸鹽巖-含煤碎屑巖建造。
對於豫西、豫北石炭系的研究，最早的是19世紀德國人李希霍芬和後來的常新富（1915），到1949年前，多人對地層做過多種劃分，但缺乏系統的剖面研究。1949年以後的十來年間，從煤、鋁勘探的需要出發，以灰巖、砂巖等特殊巖層為標誌層，對煤層進行了系統的對比，但古生物依據相對較少。1962年河南地研所等單位對全省地層展開調查，石炭系的劃分逐步轉向以生物地層劃分為主。1982年後，河南地研所研究石炭紀巖相古地理，區調隊在編繪河南省1∶50萬地質圖的過程中，重新研究了石炭系代表剖面，取得了大量古生物化石資料，石炭系的研究水平得到明顯提高（表8-3）。
表8-3 河南省華北地層區石炭、二疊系劃分沿革表
石炭系在嵩山地區分布在北坡參駕店、涉村壹線，東坡玉臺、告城以東有零星出露，南坡西起伊川老君堂，向東在登封唐窯、新新煤礦、西白裏坪、徐莊壹線有連續分布。
嵩山地區缺少下石炭統，中統僅有本溪組，上統包含太原組和山西組。山西組在許多資料中劃歸二疊系，本文暫按《河南省區域地質誌》劃分方案敘述。現按二統三組分別介紹如下。
本溪組（C2b） 本溪組乃1926年趙亞曾、李四光創名於遼寧省本溪市以西牛毛嶺，當時叫“本溪系”。1951年由楚旭春引入豫西。本溪組在嵩山北坡不整合於中奧陶統下馬家溝組之上（圖8-21），南坡不整合於上寒武統崮山組之上。本組厚度不大，但因受基底風化殼地形的控制，厚度變化極懸殊。嵩山地區由於第四系覆蓋，大部分地方出露不全，實測剖面較少，僅舉鞏義市張溝剖面為例，該剖面是1964年前由河南區調（測）隊測制的。本組由濱海、潟湖相鐵鋁巖、泥巖、濱岸相碎屑巖組成。是本區鋁土礦、鐵礦的主要含礦層位。本溪組化石不很豐富。張溝剖面未采到化石。但周邊的登封大冶、費莊、鞏義火石嶺等地曾采到壹些植物化石：博茨須鱗木、斯氏鱗木、貓眼鱗木、希爾霍芬貝葉等。上述植物化石在豫西、豫北本溪組都可見到。本區和鄰區本溪組的巖相和含礦性完全可以互相對比。本溪組時代為中石炭世晚期。
圖8-21 登封漏風地中石炭統本溪組與上寒武統崮山組假整合接觸素描圖（據河南區調隊，1964修改）
鞏義市張溝中世炭統本溪組剖面（圖8-22）：
上覆地層 石炭系上統太原組（C2t）灰綠色灰巖
整合
2.灰、灰白、深灰色鋁土巖（鋁土礦） 3.8m
1.雜色鋁土頁巖夾雞窩狀赤鐵礦 4.5m
假整合
下伏地層 奧陶系中統下馬家溝組（O2x）灰色厚層白雲質灰巖。
圖8-22 鞏義張溝村本溪組剖面圖（據河南區測隊，1964）
太原組（C3t） 原名“太原系”，李希霍芬1882年創名於太原市西山。創名後在華北區被廣泛應用，但頂底板界線常因人而異，有的太原組包含了本溪組，有的不包含本溪組，大部分人將其劃為上石炭統，但《河南省巖石地層》（1997）將其劃歸下二疊統。本組與上覆地層山西組和下伏地層本溪組均為整合接觸。太原組在嵩山附近多被第四系覆蓋，僅登封申家 出露較好，其他地段多靠鉆孔資料對比。本組主要巖性為含燧石團塊深灰色灰巖、灰褐色鈣質、矽質粘土巖、砂巖夾煤線。灰巖層數變化較大，壹般3～4層，普遍含有燧石結核和生物碎屑。本組化石極為豐富，有 類、珊瑚類、腕足類、牙形石、介形蟲、雙殼類和植物化石。化石屬種繁多。太原組化石以 類對地層對比意義較大，嵩山區產出的 如皺壁 、假紡錘 、球希瓦格 、似紡錘 等多見於我國華北地區太原組的廟溝灰巖至東大窯灰巖中。根據本組的巖性、巖相和化石組合特點，可以與華北、西北相當層位進行對比，時代為晚石炭世早期。申家 太原組厚79m，密縣嶽村壹鉆孔計算厚度僅38m。太原組大量出現的 類化石，是石炭紀晚期地層劃分的重要古生物依據。“ ”又稱“紡錘蟲”，舊稱“筳蝸”。我國壹般列為原生動物門有孔蟲亞綱 目。“ ”字乃李四光先生所創，取“筳狀之蟲”的意思以代替紡錘壹名。其殼為鈣質，外殼有凸鏡形、紡錘形、球形、圓柱形等。 殼很小，壹般長3～6mm，微小的不足1mm，最大的可達60mm（圖8-25）。
（據河南區調隊，1989）
（據河南區調隊，1989）
（引自《地質詞典》，1979）
圖8-26 皺紋珊瑚隔壁構造（引自《地質詞典》，1979）
石炭紀的另壹種重要化石是珊瑚。珊瑚是海生無脊椎動物，為腔腸動物門的壹綱。單體或群體，群集珊瑚常成珊瑚礁。其中的皺紋珊瑚、異珊瑚及床板珊瑚等類化石甚多，是古生代地層劃分對比的重要依據之壹（圖8-26）。
登封徐莊申家 上石炭統太原組剖面（圖8-27）：
（河南區調隊，1989）
圖8-28 鞏義張溝—五頂坡山西組剖面圖（引自河南區調隊，1964）
上覆地層 上石炭統山西組（C3s）淺灰色中粒長石石英砂巖
整合
太原組（C3t） 厚79.3m
6.灰白色薄層泥巖 42.4m
5.深褐灰色含鐵質矽質巖薄層 2.3m
4.灰巖，含少量燧石團塊，含 化石希瓦格 （圖8-23）、似紡錘蟲、魯任采夫皺壁 等；珊瑚類化石頂軸脊板珊瑚；腕足類化石長身貝、馬丁貝等 23.2m
3.灰褐色含鈣質、矽質粘土巖，含腕足類化石太原府網格長身貝 3.1m
2.深灰色灰巖，含燧石團塊，含 化石大豆形似紡錘 、緊A似紡錘蟲、李氏似紡錘 、凱祜似紡錘蟲、後硬壁希瓦格 、龍門希瓦格 、平常假紡錘 （圖8-24）、假平常假紡錘 、球形球希瓦格 、亞圓形球希瓦格 8.3m
整合
下伏地層 本溪組（C2b）鋁土礦、鋁土頁巖。
圖8-29 科達（引自《地質詞典》，1979）
（引自河南區調隊，1989）
山西組（C3s） 原名“山西系”，由維裏士於1909年創名於山西省中部。山西組自創名以來，被廣泛應用，但劃分頗不壹致。分歧之壹是頂底板各家劃分有出入，目前底板確定漸趨壹致，多在太原組灰巖之上，頂板主要意見有兩種，壹種是劃在大占砂巖之下，壹種是劃在砂鍋窯砂巖之底。分歧之二是山西組之歸屬，壹種劃歸二疊系，壹種劃歸石炭系。本書山西組仍放在石炭系，頂界劃在大占砂巖之底。山西組在嵩山周邊多為第四系覆蓋，出露不好，徐莊申家 剖面頂部被覆蓋，鞏義市張溝尚完整。山西組厚度變化較大，登封申家 ＞64m，密縣嶽村鉆孔中厚105m，鞏義張溝厚67m。嵩山區在登封張溝、申家 、箕山，禹縣磨街大澗，密縣平陌、超化、米村等地采到植物、 、珊瑚、腕足、牙形石、雙殼、介形蟲等化石，其中植物、 對劃分地層意義較大。植物有輪葉、首要科達（圖8-29）、長橢圓楔葉、濱口丁氏蕨等。 類有豫西希瓦格 、高尚希瓦格 （圖8-30）、美麗希瓦格 、格蘭德希瓦格 、蘇伯特 、布爾頓 、麥 等。上述植物化石和 類化石都是山西省同名組中的常見分子，尤其豫西希瓦格 和蘇伯特 數量最多，是山西組的重要 類化石。山西組含二組煤，除煤以外，尚有耐火粘土、高嶺石粘土，***有3～4層。二1煤（B1煤或大煤）為河南省主要可采煤層，二2煤在嵩山周圍局部可采。
鞏義張溝—五頂坡上石炭統山西組剖面（圖8-28）：
上覆地層 下二疊統下石盒子組棕褐色厚層砂巖
整合
8.黃綠色細—中粒薄層砂巖，頂部為炭質頁巖及煤層 11m
7.暗綠色厚層狀砂質頁巖，頂部為薄層黑色頁巖 12m
6.鐵紅色厚層中粒長石石英砂巖夾黃綠色砂質頁巖 7m
5.上部黃綠色頁巖夾煤層，下部為薄層中—細粒砂巖 6m
4.上部暗綠色砂質頁巖，中部灰黑色砂質頁巖、炭質頁巖，下部為藍灰色薄層細砂巖 12m
3.黃褐色、藍灰色薄層細砂巖 6m
2.灰綠色頁巖夾灰黃色砂質頁巖及灰白色砂巖 3m
1.黃褐色頁巖夾灰黃色砂質頁巖及砂巖 10m
整合
下伏地層 上石炭統太原組燧石灰巖及燧石層