科學(xué)家可以根據(jù)地層中的巖石、化石來推斷當(dāng)時的古生物、古氣候、古地理、古環(huán)境狀況，以及當(dāng)時發(fā)生的地殼運動、巖漿活動、海陸變遷、沉積礦床的形成情況等，從而探知地球的歷史。地層的研究與化石的研究息息相關(guān)，它是地質(zhì)科學(xué)的基礎(chǔ)，所以單獨成為一門學(xué)科——地層學(xué)。

地球形成至今已有46億年了，地質(zhì)學(xué)家是如何了解地球過去歷史的？很重要的一項工作就是根據(jù)地層來分析。地層一般指地質(zhì)歷史中形成的層狀巖石，包括沉積巖、火成巖以及由兩者變質(zhì)而成的變質(zhì)巖。譬如，目前發(fā)現(xiàn)地球上最古老的沉積巖層的年代是距今39億年，這證明至少39億年前，地球上已存在水和大氣層了，因為有水存在，風(fēng)化的巖石碎屑才會在水中沉積下來。

距今39億～25億年間形成的地層由于年代久遠(yuǎn)，加上受到幾次大的地殼運動的擠壓、破壞，以及高溫巖漿活動的影響，大多有些變質(zhì)，即巖石結(jié)構(gòu)有些變形，巖石質(zhì)地較堅硬，巖石成分較復(fù)雜。這一時期常會形成一些特大型的沉積鐵礦，如遼寧鞍山鐵礦。這一時期的地表溫度較高，大約在70℃（現(xiàn)在平均只有15℃），又缺乏氧氣，所以不適合一般生物的生存，但卻適合藍(lán)細(xì)菌的生長，并可在地層中形成化石。但因當(dāng)時藍(lán)細(xì)菌的種類還很少，故對地層劃分起的作用不大。而沉積巖層中夾有較多的火山噴發(fā)物，加上當(dāng)時發(fā)生較多、較大的地殼運動，從而導(dǎo)致上下地層不一致，因此，只能利用地層中的放射性元素來測定年代。這一時期稱為太古宙。

距今25億～5.41億年間，地球上的藍(lán)細(xì)菌發(fā)展到了鼎盛時期，它們常把海里的巖屑固結(jié)在自己周圍，從而形成頗為壯觀的疊層石，甚至形成礁體。此外，真核細(xì)胞的藻類、多細(xì)胞的藻類也一一出現(xiàn)，到約6億年前，原始的動物也出現(xiàn)了。但那時動物的數(shù)量和種類均很少，僅有多孔動物門的海綿類、腔腸動物門的水母類和環(huán)節(jié)動物門的蠕蟲類等。由于這一時期地殼運動和巖漿活動相對較弱，所以當(dāng)時形成的地層變質(zhì)較少，地質(zhì)學(xué)家可以從地層中獲得如古氣候、古地理、古環(huán)境、地殼運動、巖漿活動等更多的信息。這一時期在各個方面都與太古宙顯著不同，所以古生物學(xué)家稱它為元古宙。隨著新技術(shù)的興起，如古地磁技術(shù)的應(yīng)用，地質(zhì)學(xué)家從地層中了解到19億年前地球大陸板塊很少，且聚于北半球形成一塊“泛大陸”。

從距今5.41億年以來為顯生宙，此時大量生物出現(xiàn)了。寒武紀(jì)大爆發(fā)后，地球上出現(xiàn)大量的生物，在地層中形成許許多多化石，而且地層越新，就能見到越多更加復(fù)雜、多樣的生物化石。科學(xué)家可以根據(jù)地層中的巖石、化石來推斷當(dāng)時的古生物、古氣候、古地理、古環(huán)境狀況，以及當(dāng)時發(fā)生的地殼運動、巖漿活動、海陸變遷、沉積礦床的形成情況等，從而探知地球的歷史。地層的研究與化石的研究息息相關(guān)，它是地質(zhì)科學(xué)的基礎(chǔ)，所以單獨成為一門學(xué)科——地層學(xué)。