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“這個人知曉萬物；
這個人是知曉世界各國的國王。
他很智慧，他看到了神秘的事物，知曉了秘密的事情，
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他給我們帶來了洪水之前的日子的故事。
他進行了一次漫長的旅程，疲憊不堪，因勞累而筋疲力盡，
返回後他休息了，
他將整個故事刻在了一塊石頭上。”
“吉爾伽美什史詩”（公元前 2000 年左右）
古代哲學家和學者們已經注意到並推測了岩石露頭中的分層。一些希臘哲學家認識到化石是曾經活著的海洋生物的遺骸，他們認為陸地和海洋的形態隨時間變化，形成不同的層，而穆斯林學者則將岩石的分層描述為岩石碎屑積累和沉積的結果。
但是，這些偉大的想法是由個人或小團體提出的，沒有形成一個致力於岩石研究的連貫的學派，甚至文化。大多數知識很快就被遺忘，並且在隨後的幾個世紀中不得不一次又一次地被重新發現。
義大利文藝復興時期的藝術家和博物學家列奧納多·達·芬奇在 1482 年至 1499 年間研究了托斯卡納、羅馬涅和波河沿岸山丘上的沉積物、化石和地層。從列奧納多寫的私人筆記來看，他似乎理解了沉積侵蝕和沉積的機制，即疊加層是在不同時間形成的，並且可以追蹤不同岩石層在很長距離上的分佈。達芬奇在他的某些畫作中“應用”了這種經驗知識，場景背景中的風景正確地展示了具有沉積層的岩石露頭。然而，達芬奇從未發表他的想法，甚至他是否與其他人士分享過他的觀察結果也值得懷疑。
是醫生格奧爾格·阿格里科拉（Georgius Agricola），德國名字格奧爾格·鮑爾（Georg Bauer）的拉丁化形式（1494-1555 年）的工作，首次為應用地層地質學的廣泛傳播做出了貢獻。他於 1556 年 posthumously 出版的書《De Re Metallica（論金屬的性質）》是對礦床、地層的順序和範圍以及當時採礦技術的系統研究。這本書將在接下來的兩個世紀裡仍然是地質學的標準教科書。然而，阿格里科拉的作品，儘管非常出色，但遵循了他那個時代的傳統，因此內容主要是描述性的——它很少或只提供形而上學的解釋，說明地層或岩石是如何形成的以及如何研究它們。
是丹麥人尼爾斯·斯滕森（Niels Stensen），或拉丁化的尼古拉斯·斯泰諾（Nicolaus Steno）（1638-1686 年），他透過他的解剖學技能不僅認識到地層的順序，而且實際上試圖解釋它們，併為地層的一般解釋制定了規則。斯泰諾希望這些簡單且普遍適用的規則能夠被其他博物學家使用，就像研究地層時的一種協議，更重要的是：他在地層層序中引入了“時間”。
1667 年，他在觀察意大利托斯卡納地區的岩石時，制定了這些基本原則，現代地層學仍然基於這些原則（地質學家安德魯·奧爾登討論了應用於現代地層學的“斯泰諾定律或原理”）
-化石是曾經活著的生物的遺骸，與現代生物相當，並且僅在沉積岩中發現。
-岩石層按時間順序排列，最老的在底部，最年輕的在頂部，除非後來的過程擾亂了這種排列（疊加原理）。
-岩石層以水平位置沉積；任何偏離這個位置的情況都是由於岩石後來受到擾動（原始水平性原理）。
-除非有其他固體物體阻擋，否則地層是連續沉積的（地層連續性原理）。
-如果一個物體或不連續面橫切一個地層，它一定是晚於那個地層形成的（穿插關係原理）。
斯泰諾將傾斜的地層（與他的原始水平性原理相矛盾）解釋為由侵蝕形成的巨大地下空腔坍塌的結果。重要的是要注意，斯泰諾將單個圖形定位為以沉積、侵蝕和坍塌的迴圈形式來解釋這種機制——這是地層記錄“深時”概念的初步一瞥。
圖 2.基於地層沉積和變形的托斯卡納地質逐步相恢復（發表於尼爾斯·斯泰諾 1669 年的“Prodromus”，公共領域影像）。
然而，斯泰諾的工作，像他之前許多人的工作一樣，被忽視了幾十年。然後，一位名叫約翰·伍德沃德的人，有些人認為他是業餘醫生和博物學家，另一些人則認為是江湖騙子，在他的 1695 年出版的《地球自然史論》中使用了/竊取了斯泰諾制定的原則。這項工作的大部分內容，被認為支援聖經罪惡洪水是化石起源的觀點，是抄襲自斯泰諾的文字段落。
然而，伍德沃德的書以及其中使用的斯泰諾原理引發了人們對沉積岩研究的新興趣。
圖 3.在一本名為“Ragguaglio di una grotta ove vi sono molte ossa di belve diluviane nei Monti Veronesi（維羅納山脈洞穴中發現大量遠古野獸骨骼的描述）”的小冊子中，工程師和製圖師格雷戈里奧·皮科利·德爾·法吉奧爾（Gregorio Piccoli del Faggiol）（1680-1755 年）於 1739 年出版了一份義大利多洛米蒂山脈的地形圖，並附有一個地層柱狀圖。該柱狀圖顯示了野外觀察到的僅有幾米厚的連續地層。這項工作在其時代幾乎被遺忘，直到今天仍然如此，它可能是同類中最古老的圖（公共領域影像）。
隨著通用適用規則的制定，地層柱狀圖的初步表示形式出現在 18 世紀末；1760 年，義大利地質學家喬瓦尼·阿杜伊諾（Giovanni Arduino）提出將阿爾卑斯山的岩石分為四個不同的層——第一系、第二系、第三系和第四系沉積物。然而，地層學這個術語，作為研究形成沉積層的過程的學科，直到 1849 年才由法國古生物學家d'Orbigny創造。
儘管人們認識到控制層狀岩石層序的原理，但單個地層的形成仍然是一個謎。在 18 世紀和 19 世紀，兩種模型占主導地位，海成論方法認為，岩層是從海水中以不同的順序結晶沉澱的，後來的侵蝕和現代沉積在形成沉積物中起次要作用。相比之下，火成論方法指出，侵蝕和沉積在層狀沉積物的形成中起主要作用。根據這個假設，所有的岩石原則上都是火山成因的，只是後來才被侵蝕，由此產生的沉積物被沉積下來。
這場爭論持續了多年，任何一種觀點的追隨者都無法證明其模型所需的層序。根據支援海成論地質學的海成論者的說法，被稱為玄武岩的深色岩石是海洋成因的，是原始海洋中沉積的最早的地層——從未發現它覆蓋在其他地層之上。根據火成論者的說法，玄武岩是火山成因的，可以在任何特定的地層位置找到。這兩種模型都必須處理當時地質學的主要問題：地質圖簡單地描繪了一個區域的主要岩石型別，連線由相同巖性組成的單個露頭，並暗示空間同質性，但多樣性出奇地小，並且沒有明顯的地層順序。
是自學成才的工程師威廉·史密斯（William Smith）（1769-1839 年）發現了隱藏在岩石中的密碼。他認識到表面上相同的地層在化石含量上有所不同——化石，直到那時還只被認為是奇物，美麗但毫無價值，變得像書頁上的數字一樣，成為將混亂變得有序不可或缺的工具。
圖 4.年代地層學和地球年齡的典型岩石和化石的集合——地球的分層，作者：Y. Fric，天然產品經銷商，布拉格，1861 年（因斯布魯克費迪南德姆博物館藏品）。
史密斯應用了動物群演替原理，於 1799 年出版了一些小地圖，然後在 1814-1815 年出版了第一張帶有剖面的大型地質圖，描繪了英格蘭南部和威爾士。他的榜樣很快被英國地質學家以及法國博物學家居維葉（Cuvier）和布羅尼阿爾（Brogniart）效仿（有些人說更恰當地說是抄襲）。他們於 1808 年出版了“巴黎周邊地區礦物學研究”，這是一部關於巴黎盆地地質學的著作，並附有一張地圖和地質剖面。
然而，法國出版物的一個細節揭示了科學界尚未完全掌握史密斯革命性見解：地質圖的圖例沒有像現代地圖那樣按其地層（時間）順序顯示巖性，而是簽名按方便排列。
參考書目
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