本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
“这个人知晓万物；
这个人是知晓世界各国的国王。
他很智慧，他看到了神秘的事物，知晓了秘密的事情，
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他给我们带来了洪水之前的日子的故事。
他进行了一次漫长的旅程，疲惫不堪，因劳累而筋疲力尽，
返回后他休息了，
他将整个故事刻在了一块石头上。”
“吉尔伽美什史诗”（公元前 2000 年左右）
古代哲学家和学者们已经注意到并推测了岩石露头中的分层。一些希腊哲学家认识到化石是曾经活着的海洋生物的遗骸，他们认为陆地和海洋的形态随时间变化，形成不同的层，而穆斯林学者则将岩石的分层描述为岩石碎屑积累和沉积的结果。
但是，这些伟大的想法是由个人或小团体提出的，没有形成一个致力于岩石研究的连贯的学派，甚至文化。大多数知识很快就被遗忘，并且在随后的几个世纪中不得不一次又一次地被重新发现。
意大利文艺复兴时期的艺术家和博物学家列奥纳多·达·芬奇在 1482 年至 1499 年间研究了托斯卡纳、罗马涅和波河沿岸山丘上的沉积物、化石和地层。从列奥纳多写的私人笔记来看，他似乎理解了沉积侵蚀和沉积的机制，即叠加层是在不同时间形成的，并且可以追踪不同岩石层在很长距离上的分布。达芬奇在他的某些画作中“应用”了这种经验知识，场景背景中的风景正确地展示了具有沉积层的岩石露头。然而，达芬奇从未发表他的想法，甚至他是否与其他人士分享过他的观察结果也值得怀疑。
是医生格奥尔格·阿格里科拉（Georgius Agricola），德国名字格奥尔格·鲍尔（Georg Bauer）的拉丁化形式（1494-1555 年）的工作，首次为应用地层地质学的广泛传播做出了贡献。他于 1556 年 posthumously 出版的书《De Re Metallica（论金属的性质）》是对矿床、地层的顺序和范围以及当时采矿技术的系统研究。这本书将在接下来的两个世纪里仍然是地质学的标准教科书。然而，阿格里科拉的作品，尽管非常出色，但遵循了他那个时代的传统，因此内容主要是描述性的——它很少或只提供形而上学的解释，说明地层或岩石是如何形成的以及如何研究它们。
是丹麦人尼尔斯·斯滕森（Niels Stensen），或拉丁化的尼古拉斯·斯泰诺（Nicolaus Steno）（1638-1686 年），他通过他的解剖学技能不仅认识到地层的顺序，而且实际上试图解释它们，并为地层的一般解释制定了规则。斯泰诺希望这些简单且普遍适用的规则能够被其他博物学家使用，就像研究地层时的一种协议，更重要的是：他在地层层序中引入了“时间”。
1667 年，他在观察意大利托斯卡纳地区的岩石时，制定了这些基本原则，现代地层学仍然基于这些原则（地质学家安德鲁·奥尔登讨论了应用于现代地层学的“斯泰诺定律或原理”）
-化石是曾经活着的生物的遗骸，与现代生物相当，并且仅在沉积岩中发现。
-岩石层按时间顺序排列，最老的在底部，最年轻的在顶部，除非后来的过程扰乱了这种排列（叠加原理）。
-岩石层以水平位置沉积；任何偏离这个位置的情况都是由于岩石后来受到扰动（原始水平性原理）。
-除非有其他固体物体阻挡，否则地层是连续沉积的（地层连续性原理）。
-如果一个物体或不连续面横切一个地层，它一定是晚于那个地层形成的（穿插关系原理）。
斯泰诺将倾斜的地层（与他的原始水平性原理相矛盾）解释为由侵蚀形成的巨大地下空腔坍塌的结果。重要的是要注意，斯泰诺将单个图形定位为以沉积、侵蚀和坍塌的循环形式来解释这种机制——这是地层记录“深时”概念的初步一瞥。
图 2.基于地层沉积和变形的托斯卡纳地质逐步相恢复（发表于尼尔斯·斯泰诺 1669 年的“Prodromus”，公共领域图像）。
然而，斯泰诺的工作，像他之前许多人的工作一样，被忽视了几十年。然后，一位名叫约翰·伍德沃德的人，有些人认为他是业余医生和博物学家，另一些人则认为是江湖骗子，在他的 1695 年出版的《地球自然史论》中使用了/窃取了斯泰诺制定的原则。这项工作的大部分内容，被认为支持圣经罪恶洪水是化石起源的观点，是抄袭自斯泰诺的文本段落。
然而，伍德沃德的书以及其中使用的斯泰诺原理引发了人们对沉积岩研究的新兴趣。
图 3.在一本名为“Ragguaglio di una grotta ove vi sono molte ossa di belve diluviane nei Monti Veronesi（维罗纳山脉洞穴中发现大量远古野兽骨骼的描述）”的小册子中，工程师和制图师格雷戈里奥·皮科利·德尔·法吉奥尔（Gregorio Piccoli del Faggiol）（1680-1755 年）于 1739 年出版了一份意大利多洛米蒂山脉的地形图，并附有一个地层柱状图。该柱状图显示了野外观察到的仅有几米厚的连续地层。这项工作在其时代几乎被遗忘，直到今天仍然如此，它可能是同类中最古老的图（公共领域图像）。
随着通用适用规则的制定，地层柱状图的初步表示形式出现在 18 世纪末；1760 年，意大利地质学家乔瓦尼·阿杜伊诺（Giovanni Arduino）提出将阿尔卑斯山的岩石分为四个不同的层——第一系、第二系、第三系和第四系沉积物。然而，地层学这个术语，作为研究形成沉积层的过程的学科，直到 1849 年才由法国古生物学家d'Orbigny创造。
尽管人们认识到控制层状岩石层序的原理，但单个地层的形成仍然是一个谜。在 18 世纪和 19 世纪，两种模型占主导地位，海成论方法认为，岩层是从海水中以不同的顺序结晶沉淀的，后来的侵蚀和现代沉积在形成沉积物中起次要作用。相比之下，火成论方法指出，侵蚀和沉积在层状沉积物的形成中起主要作用。根据这个假设，所有的岩石原则上都是火山成因的，只是后来才被侵蚀，由此产生的沉积物被沉积下来。
这场争论持续了多年，任何一种观点的追随者都无法证明其模型所需的层序。根据支持海成论地质学的海成论者的说法，被称为玄武岩的深色岩石是海洋成因的，是原始海洋中沉积的最早的地层——从未发现它覆盖在其他地层之上。根据火成论者的说法，玄武岩是火山成因的，可以在任何特定的地层位置找到。这两种模型都必须处理当时地质学的主要问题：地质图简单地描绘了一个区域的主要岩石类型，连接由相同岩性组成的单个露头，并暗示空间同质性，但多样性出奇地小，并且没有明显的地层顺序。
是自学成才的工程师威廉·史密斯（William Smith）（1769-1839 年）发现了隐藏在岩石中的密码。他认识到表面上相同的地层在化石含量上有所不同——化石，直到那时还只被认为是奇物，美丽但毫无价值，变得像书页上的数字一样，成为将混乱变得有序不可或缺的工具。
图 4.年代地层学和地球年龄的典型岩石和化石的集合——地球的分层，作者：Y. Fric，天然产品经销商，布拉格，1861 年（因斯布鲁克费迪南德姆博物馆藏品）。
史密斯应用了动物群演替原理，于 1799 年出版了一些小地图，然后在 1814-1815 年出版了第一张带有剖面的大型地质图，描绘了英格兰南部和威尔士。他的榜样很快被英国地质学家以及法国博物学家居维叶（Cuvier）和布罗尼阿尔（Brogniart）效仿（有些人说更恰当地说是抄袭）。他们于 1808 年出版了“巴黎周边地区矿物学研究”，这是一部关于巴黎盆地地质学的著作，并附有一张地图和地质剖面。
然而，法国出版物的一个细节揭示了科学界尚未完全掌握史密斯革命性见解：地质图的图例没有像现代地图那样按其地层（时间）顺序显示岩性，而是签名按方便排列。
参考书目
GOULD, S.J. (1988): Time´s arrow Time´s cycle Myth and Metaphor in the Discovery of geological Time. Harvard University Press: 240
KOUTSOUKOS, E.A.M. (2005): Applied Stratigraphy. Topics in Geobiology Vol.23.: 488
LAZZARI, C. (2000): Le Scienze della Terra nel Veneto dalle origini ai giorni nostri - 8 secoli di studi, scoperte, progressi e leggende. Società Veneziana di Scienze Naturali: 171
VAI, G.B. (2007): A history of chronostratigraphy. Stratigraphy, Vol.4. (2/3): 83-97