地球は46億年前から存在していますが、地質学者は地球の過去の歴史をどのように知るのでしょうか。重要な作業の1つは地層を分析することです。地層とは、一般的に堆積岩、火成岩、これらの岩石が変質した変成岩など、地質学的歴史の中で形成された層状岩石を指します。例えば、地球上で最も古い堆積岩層の年代は39億年前であることがわかっており、これは少なくとも39億年前に地球に水と大気が存在していたことを証明しています。水が存在するため、風化した岩石の破片が水に堆積していきました。
39億～25億年前に形成された地層は、長年にわたる地殻運動による圧縮、破壊、および高温マグマ活動の影響を受けてほとんど変質しています。つまり、岩石の構造が変形し、岩石の質が硬く、岩石の成分が複雑になっています。この時代には辽宁鞍山鉄矿などの巨大な堆積鉄鉱床が形成されることが多く、地表温度は約70℃（現在の平均は15℃）でしたが、酸素が不足していたため、一般的な生物の生存には適していませんでしたが、青色細胞の成長には適しており、地層に化石が形成されていました。しかし、当時の青色細胞の種類はまだ非常に少なかったため、地層の区分にはあまり役立ちませんでした。堆積岩層には多くの火山噴出物が含まれており、当時には多くの大規模な地殻運動が発生していたため、上下の地層が一致しないことが多かったため、地層の放射性元素を使用して年代を測定するしかありませんでした。この時代は太古紀と呼ばれています。
25億～5.41億年前、地球の青色細胞は最盛期を迎え、海中の岩屑を固めた叠层石や岩礁を形成することが多く、真核細胞の藻類や多細胞の藻類も登場し、約6億年前には原始的な動物も登場しました。しかし、当時の動物の数と種類は非常に少なく、多孔動物門の海綿類、腔肠動物門の水母類、環節動物門の蠕虫類などしかありませんでした。当時の地殻運動とマグマ活動は比較的弱かったため、形成された地層の変質は少なく、地質学者は地層から気候、地理、環境、地殻運動、マグマ活動などの情報をより多く得ることができました。この時代は太古紀と呼ばれています。
5.41億年前以降は显生宙で、大量の生物が登場しました。寒武紀の大爆発後、地球には多くの生物が登場し、地層には多数の化石が形成されました。地層が新しいほど、より複雑で多様な生物の化石が見られます。科学者は地層の岩石や化石から、当時の古生物、古気候、古地理、古環境状況、地殻運動、マグマ活動、海陸変動、堆積矿床の形成などを推測することができ、地球の歴史を知ることができます。地層の研究と化石の研究は密接に関連しており、地質学の基礎となる科学であり、独立した学問として地層学が存在します。