Die Erde ist seit 4,6 Milliarden Jahren alt. Wie erfahren Geologen etwas über die Geschichte der Erde? Eine wichtige Methode ist die Analyse von Gesteinsschichten. Gesteinsschichten bezeichnen im Allgemeinen Schichten von Gesteinen, die während der geologischen Geschichte entstanden sind, einschließlich Sedimentgesteinen, magmatischen Gesteinen und metamorphen Gesteinen, die aus diesen beiden entstehen. Zum Beispiel wurden die ältesten Sedimentgesteinsschichten, die bisher auf der Erde gefunden wurden, auf ein Alter von 3,9 Milliarden Jahren datiert, was beweist, dass es auf der Erde mindestens vor 3,9 Milliarden Jahren Wasser und eine Atmosphäre gab, da Wasser vorhanden war und verwitterte Gesteinsfragmente im Wasser abgelagert wurden.
Die Gesteinsschichten, die zwischen 3,9 und 2,54 Milliarden Jahren alt sind, sind aufgrund ihres hohen Alters und der Auswirkungen mehrerer großer Krustenbewegungen, vulkanischer Aktivität und hoher Temperaturen größtenteils metamorphisiert worden, d. h. die Gesteinsstruktur ist verformt, das Gestein ist härter und die Gesteinskomposition ist komplexer. In dieser Zeit bildeten sich einige sehr große Sediment-Eisenlagerstätten, wie z. B. das Anshan-Eisenlagerstätte in Liaoning. Die Oberflächentemperatur in dieser Zeit war hoch und betrug etwa 70 °C (im Vergleich zu heute durchschnittlich nur 15 °C), und es mangelte an Sauerstoff, sodass sich für gewöhnliche Lebewesen ungeeignete Bedingungen ergaben, aber Blaualgen konnten in den Gesteinsschichten fossilisiert werden. Da es jedoch zu dieser Zeit nur sehr wenige Arten von Blaualgen gab, spielten sie keine große Rolle bei der Gesteinsschichteneinteilung. Die Sedimentgesteinschichten enthielten viele Vulkanauswurfmaterialien, und da zu dieser Zeit viele große Krustenbewegungen stattfanden, waren die oberen und unteren Gesteinsschichten nicht einheitlich. Daher konnten Geologen das Alter der Gesteinsschichten nur anhand radioaktiver Elemente bestimmen. Diese Zeit wird als Archaikum bezeichnet.
Zwischen 2,54 und 541 Millionen Jahren erreichten die Blaualgen auf der Erde ihren Höhepunkt, und sie fixierten häufig Meeresablagerungen um sich herum, was zu spektakulären Stufenkalken und sogar Riffen führte. Darüber hinaus erschienen Eukaryoten-Algen und mehrzellige Algen, und vor etwa 600 Millionen Jahren erschienen auch die ersten Tiere. Zu diesem Zeitpunkt waren jedoch die Anzahl und Artenvielfalt der Tiere sehr gering, und es gab nur Porifera (Schwämme), Medusae (Quallen) und Würmer aus der Phylum Annelida. Da die Krustenbewegungen und Vulkanaktivitäten in dieser Zeit relativ schwach waren, waren die Gesteinsschichten, die zu dieser Zeit entstanden, weniger metamorphisiert, und Geologen konnten aus den Gesteinsschichten mehr Informationen über das antike Klima, die antike Geographie, die antike Umwelt, die Krustenbewegungen, die Vulkanaktivität, die Land-See-Veränderungen und die Bildung von Sedimentlagerstätten gewinnen. Diese Zeit unterschied sich in allen Aspekten deutlich vom Archaikum, weshalb Paläontologen sie als Proterozoikum bezeichneten. Mit dem Aufkommen neuer Technologien, wie der Anwendung der Paläomagnetik, konnten Geologen aus den Gesteinsschichten erfahren, dass vor 1,9 Milliarden Jahren die Kontinentalplatten der Erde sehr selten waren und sich auf der Nordhalbkugel zu einem „Pangäa“ zusammengefasst hatten.
Seit 541 Millionen Jahren ist die Erde in das Phanerozoikum eingetreten, und in dieser Zeit erschienen zahlreiche Lebewesen. Nach dem Kambrium-Massenextinktion erschienen auf der Erde viele Lebewesen, und in den Gesteinsschichten wurden zahlreiche Fossilien gefunden, wobei je jünger die Gesteinsschichten sind, desto mehr komplexe und vielfältigere Fossilien gefunden werden. Wissenschaftler können anhand der Gesteinsschichten und Fossilien auf die damalige Fauna, das Klima, die Geographie, die Umwelt, die Krustenbewegungen, die Vulkanaktivität, die Land-See-Veränderungen und die Bildung von Sedimentlagerstätten schließen und so die Geschichte der Erde erforschen. Die Studie von Gesteinsschichten ist eng mit der Studie von Fossilien verbunden und bildet die Grundlage der Geologie, weshalb sie als eigenständige Disziplin, die Geologie, betrachtet wird.