地質学者が岩石の歴史を解明するために使用するいくつかの基本原理があります。
- 一様性の原則
- 原始水平性
- 重ね合わせ
- 切断関係
- ワルサーの法則
一様性の原則
一様性の原則とは、地殻を変化させるプロセスは、何百万年も前に起こったプロセスと同じであるというものです。 さらに、現在のプロセスの結果は、何百万年も前の同じプロセスの結果と同じです。 つまり、現在起こっているプロセスの観察と結果の観察を行い、岩石の記録で同じ結果を見たときに、それを形成したプロセスを知ることができるのです。 例えば、小川を見ていると、砂の上を水が流れてできた砂の波紋が見えます。
原初の水平性
原初の水平性の原則とは、堆積物は水平に堆積するというものです。 これは液体でイメージしやすい場合があります。カップに水を注ぐことを想像してみてください。 水の表面は完全に平らで、水平です。 その水をボウルに捨てても、表面は平らなままです。 ボウルの中にゼリーが入っているとしましょう。冷やして固まり、その上に別の色のゼリーを注ぐと、平らな2つのゼリーの層ができます。 これは、堆積岩の形成方法に似ています。 水が堆積物を山のような高い場所から海のような低い場所に移動させると、システムのエネルギーは減少し、堆積物は湖や海のような盆地に沈着します。 その上にさらに堆積物が積まれ、時間の経過とともに全体が岩石化していく（冷蔵庫の中のゼリーのようなもの）。
Laws of original horizontality (1:22)
Check Your Understanding
この画像の岩石は砂岩（堆積岩）です。 その歴史はどうなっていると思いますか？
Superposition
この原理は、元の向きのままの岩石の並びでは、一番古い岩石が一番下に、一番若い岩石が一番上になるというものです。 これを簡単に考えると、何かが他のものの上にあるためには、例えば、テーブルの上に本を置くためには、テーブルが存在しなければなりません。 もしテーブルがない状態で本を置くと、本は床に落ちてしまいます（注意！本が床に落ちるためには、床が存在していなければなりません）。 岩石も同じです。 石灰岩の上に砂岩を堆積させるためには、石灰岩がすでに存在していなければなりません。
岩石のイメージ。 A、B、C、D、E、F
クロスカットの関係
重ね合わせの原理と同様に、断層や火成岩の侵入、浸食などによって岩石が切り取られるためには、岩石がすでに存在していなければなりません。
岩石の画像：3つの岩石は切断されているが、上の岩石は切断されていない
ワルサーの法則
ワルサーの法則は、これまでに説明した地質学的な原理とは少し異なりますが、同様に重要なものです。 ワルサーの法則は、相対的な時間だけを扱うのではなく、時間を通じた相対的な空間を扱います。 ワルサーの法則とは、地表で横方向に隣接している堆積環境は、層序上でも連続して現れるというものです。
さて、なかなか難しい話でしたね。 まず、横方向の隣接と堆積環境から説明しましょう。 二つのものが隣り合っている場合、それらは横方向に隣接しています。 堆積環境とは、簡単に言えば、堆積物が堆積する場所のことです。 異なる種類の堆積岩は異なる堆積環境で形成されるため、地質学者は何百万年も前に特定の場所に何が存在していたかを知ることができます。 堆積環境の例としては、蛇行する川、デルタ、海岸、湖、湿地、浅い海洋、深い海洋などがあります。 では、横方向に隣接する堆積環境とは何か？ 2つの堆積環境が横方向に隣接していると考えられるのは、一方の堆積環境からもう一方の堆積環境まで、間に何もなく歩くことができる場合である。 もし、間に何かがあれば、その何かが横方向に隣接した環境である！）。 あなたのキッチンには外のポーチに通じるドアがあり、ポーチは芝生の裏庭から一段上がったところにあると想像してみてください。 キッチンからポーチまでは、草の生えた裏庭に出くわすことなく歩くことができます。 つまり、キッチンとポーチは横方向に隣接しているのです。 キッチンから草むらのある裏庭まで、何かに遭遇せずに行くことができるでしょうか？ いいえ、庭に行くにはポーチを横切らなければなりません。 キッチンと庭は横方向に隣接していないのです。
堆積環境の変化は、ベースレベル、つまり末端の水域の標高（多くの場合、海面とは限らない！）の変化によって引き起こされます。 ベースレベルが変化すると、堆積環境は新たな平衡状態を得るためにシフトします。 海面が下がれば、堆積環境のイメージが右に移動するかもしれません。 しかし、山を動かすことはできないので、山と海の間の環境が引き伸ばされてしまいます。 昔はデルタだったのが、今は蛇行した川になっているかもしれません。 逆にシールレベルを上げると、海が左に移動し、その間の環境が押しつぶされてしまいます。 その結果、かつて蛇行した川があったところに、デルタができるかもしれません。 海岸を中心に考えると、海岸がかつて海があった場所に向かって移動すれば、海面が下がって堆積物が進行したことになります。 ビーチが海のあった場所に向かって移動すれば、海面が下がって堆積物が前進し、ビーチが海のあった場所から離れれば、海面が上昇して堆積物が後退します。
どうでしたか？ もし間違っていたら、堆積環境のイメージに戻って、第一の環境の上に第二の環境を置くことを想像してみてください。 もし、第2の環境を海の方に移動させなければならないなら、海面は下がらなければなりません。
さて、ある岩石の断面を想像してみてください。 上の5つの例を地質学者が見た場合、次のようになります。 堆積環境の変化の方向（古いものから若いものへ）から、環境の変化を知ることができ、それによってベースレベルの変化を知ることができるのです。
画像-堆積環境の3つの例を示し、空間的な相関関係を示すタイポイントを付けた。
地質学者が堆積環境と時間による海面の上昇と下降についての情報を得ることで、石油を含む堆積岩がどこにあるかを知ることができます。