根據(jù)嵩山世界地質(zhì)公園內(nèi)“五代同堂”的地層層序和構(gòu)造運(yùn)動(dòng)遺跡的基本特征，按照地質(zhì)科學(xué)的原理，科研追溯出嵩山形成的過程和發(fā)展、演化的景象，地球發(fā)展的早期階段，表面被水包裹著。
嵩山在距今約30億年的時(shí)候，已經(jīng)有了小塊的陸核存在，具體位置可能在嵩山以西不遠(yuǎn)處。而這時(shí)嵩山地區(qū)應(yīng)該是一片汪洋。
大約在距今27億年時(shí)，由于地殼拉伸，在那時(shí)陸核東部邊緣的海洋中產(chǎn)生了一個(gè)南北向裂谷。裂谷中發(fā)生了多次的火山噴發(fā)，初期是基性巖漿的海底火山溢流，中期噴發(fā)活動(dòng)逐漸向酸性轉(zhuǎn)化，后期火山基本停止，裂谷中的沉積物以海相運(yùn)動(dòng)分為三幕，第一幕洋陸碰撞作用，洋殼自東向西俯沖，陸殼自西向東推覆，使上述陸緣裂谷閉合。伴隨俯沖，大規(guī)?；◢弾r巖漿上侵。已經(jīng)成巖的登封巖群發(fā)生了強(qiáng)烈的韌性剪切變形，局部發(fā)生了固態(tài)塑性流變變形和角閃巖相變質(zhì)。這次碰撞，使嵩山地區(qū)地殼進(jìn)一步加厚并快速隆升。進(jìn)入古元古代嵩陽(yáng)運(yùn)動(dòng)開始第二幕，陸殼的推覆強(qiáng)度已經(jīng)減弱。這期間約在距今23—21億年間，曾發(fā)生過一次較強(qiáng)的推覆作用和熱液活動(dòng)，有大量偉晶巖脈侵入。第三幕主要表現(xiàn)在輝綠巖石墻群和鉀長(zhǎng)花崗巖的上侵。嵩陽(yáng)運(yùn)動(dòng)使嵩山古老的基底花崗巖—綠巖體完全固結(jié)，陸核也得到了大范圍的增生。嵩陽(yáng)運(yùn)動(dòng)使嵩山及其周邊地區(qū)第一次成為陸地并遭受了較長(zhǎng)時(shí)期的風(fēng)化剝蝕。
大約在距今21—18億年時(shí)，原來(lái)已經(jīng)閉合的裂谷，再次開裂。形成了一個(gè)新的海槽。嵩山地區(qū)第二次成為海洋。在這個(gè)海槽里，沉積了從陸地上搬運(yùn)來(lái)的大量物質(zhì)，這些沉積巖就是嵩山群。
古元古代末，即距今18億年時(shí)，嵩山地區(qū)發(fā)生了中岳運(yùn)動(dòng)，使海槽迅速閉合，嵩山地區(qū)第二次成為陸地。這次運(yùn)動(dòng)使已經(jīng)形成的所有巖層再次受到改造，發(fā)生了比嵩陽(yáng)運(yùn)動(dòng)更為強(qiáng)烈的褶皺和變形，但變質(zhì)程度普遍不高。這次運(yùn)動(dòng)使華北各陸塊拼合在一起，形成了華北統(tǒng)一古陸塊?！ ≈性糯缙?，即距今18—16億年時(shí)，嵩山地區(qū)產(chǎn)生了一些東西向張裂帶，嵩山的石稱，白家寨等地沿張裂帶侵入了一系列花崗巖體和輝綠巖墻。這次巖漿活動(dòng)是嵩山地區(qū)的最后一次，從此嵩山再?zèng)]有發(fā)生過巖漿熱事件。
中岳運(yùn)動(dòng)之后，嵩山地區(qū)又經(jīng)歷了長(zhǎng)時(shí)間的剝蝕。嵩山的第二次陸地狀態(tài)保持了7億年，缺少沉積。只在地質(zhì)公園以西的兵馬溝一帶有河流相沉積。 距今11億年時(shí)，嵩山地區(qū)開始沉降，在華北陸塊之前形成了一個(gè)盆地，叫前陸盆地，嵩山地區(qū)第三次被水淹沒。前陸盆地的沉積中心在嵩山西北佛光—少林寺一帶，沉積了五佛山群?！ 【嘟?億年時(shí)，少林運(yùn)動(dòng)開始起動(dòng)。少林運(yùn)動(dòng)是一次以垂直升降作用為主的造陸運(yùn)動(dòng)，嵩山地區(qū)又一次抬升，第三次成陸，受到風(fēng)化剝蝕。各處抬升的速度和幅度不一樣，盆地南部比北部抬升較快，幅度相對(duì)較大，在抬升過程中，巖層向北斜的角度加大，尚未完全固結(jié)或剛剛固結(jié)成巖的五佛山群巖層內(nèi)部重力失衡，沿內(nèi)部軟層發(fā)生破裂，并自南向北滑動(dòng)，形成了嵩山地區(qū)獨(dú)具特色的重力滑動(dòng)構(gòu)造?！ 【嘟?.1億年以后，全球氣候變冷，嵩山地區(qū)也發(fā)生了冰川活動(dòng)，屬于大陸冰川。遺留下的冰川堆積物，是一種泥礫混雜的特殊沉積物，稱羅圈組。經(jīng)受了少林運(yùn)動(dòng)以來(lái)2.57億年的風(fēng)化剝蝕，嵩山一帶乃至華北古陸幾乎被夷為平地。
距今5.43億年時(shí)，來(lái)自南方的海水慢慢向北推進(jìn)，揭開了地質(zhì)史上新的一頁(yè)—古生代。海水從東南和西南兩個(gè)方向向華北古陸推進(jìn)，淹沒了嵩山地區(qū)，嵩山第四次成為海洋。
到距今4.9億年的寒武紀(jì)末，海水全部離開了嵩山地區(qū)，這里第四次成為陸地，屬于熊耳古陸的一部分。嵩山地區(qū)的地形，也由寒武紀(jì)開始時(shí)的北高南低，變?yōu)槟细弑钡土恕?/p>
距今4.55億年的中奧陶紀(jì)末，受加里東運(yùn)動(dòng)的影響，華北海的海水向東北方向陸續(xù)退走，華北大部分地區(qū)上升成為陸地，嵩山地區(qū)第五次成陸。這一次陸地環(huán)境保持了1.35億年，缺失了上奧陶系、志留系、泥盆系、下石炭系的沉積，連剛剛沉積的馬家溝灰炭巖也多數(shù)被剝蝕，在嵩山只剩下了90余米的厚度。剝蝕面上形成了紅土風(fēng)化殼和巖溶地貌?！ 〉搅司嘟?.2億年的晚石炭紀(jì)，海水從東北方向再次向嵩山地區(qū)淹來(lái)，嵩山地區(qū)第六次成為海域?！ ?/p>
距今2.35億年，地質(zhì)時(shí)代進(jìn)入二疊紀(jì)。二疊紀(jì)嵩山地區(qū)是一個(gè)海灣，處于海平面上下頻繁波動(dòng)的潮坪或?qū)掗熎教沟臑I海平原環(huán)境。二疊紀(jì)末期，嵩山地區(qū)受華力西運(yùn)動(dòng)影響抬升，海水向東南方向退出，海退后的濱海淺灘上發(fā)育了大型海濱淡水湖泊。盆地漸漸縮小以至閉塞，氣候也轉(zhuǎn)為炎熱干旱。嵩山第六次成為陸地，從此結(jié)束了海洋的歷史?！ ∵M(jìn)入中生代的三疊紀(jì)，嵩山地區(qū)大部分是陸地，三疊紀(jì)末，印支運(yùn)動(dòng)使嵩山地區(qū)繼續(xù)抬升，那幾個(gè)可憐的小湖泊也消失了。抬升狀態(tài)延續(xù)了1.48億年，缺失了侏羅紀(jì)、白堊紀(jì)的沉積。雖然沒有沉積，但卻并不平靜，白堊紀(jì)時(shí)，嵩山經(jīng)受了燕山運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)力改造，燕山運(yùn)動(dòng)以強(qiáng)烈的褶皺作用和斷塊作用為特征，使嵩山三疊紀(jì)以前的地層都發(fā)生了軸向近東西的褶皺，形成了嵩山復(fù)背斜和大金店復(fù)向斜。三組不同方向的斷裂又對(duì)這些褶皺進(jìn)行了再次的改造?！ ⊙嗌竭\(yùn)動(dòng)時(shí)，嵩山山岳河流外貌定型。經(jīng)過燕山運(yùn)動(dòng)，嵩山高高隆起，稱為“嵩箕高地”，在它的周圍形成一些山間斷陷盆地。這些盆地所處環(huán)境不同，新生代的沉積也各具特色?！ ?/p>
古近紀(jì)（距今6500--2330萬(wàn)年），嵩山氣候干熱，南麓的大金店盆地里時(shí)有干涸，只有始新世的河流，湖泊相沉積。 新近紀(jì)（距今2330—260萬(wàn)年）前期，大金店盆地又開始有了沉積，開始為紫紅色山麓堆積的礫巖，逐漸變?yōu)楹聪嗟某练e。 大約在距今200萬(wàn)年后，嵩山和整個(gè)北半球一樣氣候變冷，降雪量大增，發(fā)生了固體河流—冰川活動(dòng)。這次冰川活動(dòng)相當(dāng)于我國(guó)北方的朝陽(yáng)冰期和南方的鄱陽(yáng)冰期?！ ”谶^后，氣候漸漸濕潤(rùn)炎熱，或干濕交替，有利于生物繁衍，軟體動(dòng)物雙殼類十分繁盛，古菱齒象和安氏鴕鳥沉穩(wěn)地在草原上散步。這一時(shí)期沉積的黃土，為全新世人類的繁衍生息提供了優(yōu)良的條件，穎河兩岸的階地成為人類祖先活動(dòng)的場(chǎng)所?！ ♂陨?0億年的地質(zhì)歷史中，隆起成陸的時(shí)間約17.5億年，被海水淹沒的時(shí)間約12.5億年。其間六次成陸，六次成海，以海洋開始，以陸地結(jié)束。
在嵩山世界地質(zhì)公園內(nèi)，連續(xù)出露著太古宙、元古宙、
五個(gè)地質(zhì)歷史時(shí)期
古生代、中生代、新生代五個(gè)地質(zhì)歷史時(shí)期的巖石地層序列，地學(xué)界稱之為“五代同堂”。
新生代地層
新生代底層屬于嵩山地區(qū)第五代，為6500萬(wàn)年以來(lái)的陸相沉積物。
中生代地層
嵩山地區(qū)第四代，區(qū)內(nèi)僅出露三疊紀(jì)地層，為一套紅色為主的砂巖、泥巖，年齡2.5-2.05億年，由內(nèi)陸湖泊沉積形成。
古生代地層
嵩山地區(qū)第三代，分上下兩套，下套為寒武奧陶系，已有5.43——4.9億年，由海洋沉積形成，主要巖石為石灰?guī)r，含豐富的動(dòng)物化石，三葉蟲最多；上套叫石炭二疊系，形成于3.54——2.5億年間，為濱海、湖沼沉積形成的砂巖、頁(yè)巖、并含鋁土礦和多層可采煤層，動(dòng)植物化石豐富。
元古宙地層
嵩山地區(qū)第二代，分下部和上部?jī)商?，由海洋沉積物固結(jié)而成，代表巖石為砂巖、頁(yè)巖、石灰?guī)r等。下部叫“嵩山群”，上部稱“無(wú)佛山群”，后者含豐富的微古生物化石——疊層石。
太古宙地層
嵩山地區(qū)最老的一代，已有約27億年的高齡，由海底火山噴發(fā)物和海洋沉積物固結(jié)、變質(zhì)而成，代表性巖石為片麻巖和片巖，叫做“登封巖群”。
