기록을 남긴 물질
암석의 조직과 광물 조성, 지층의 관계는 형성 환경을 추론하는 단서다. 어떤 암석이 만들어진 뒤 열이나 압력, 풍화와 변형을 겪었는지도 함께 살펴야 한다. 하나의 모습만으로 전체 역사를 확정하기는 어렵다.
지구 안팎의 과정
판의 운동과 화산 활동, 변성 작용은 지구 내부의 에너지와 관련된다. 지표에서는 물과 바람, 빙하와 중력 등이 물질을 깎고 옮기고 쌓는다. 여러 과정이 겹치며 지형과 지층을 바꾼다.
순서와 나이
어떤 지층이 먼저 만들어졌는지 판단하는 상대적 순서와 실제 시간 규모를 추정하는 연대 측정은 연결되어 있지만 다른 작업이다. 방사성 동위원소 등 여러 단서를 이용할 수 있으며 측정 대상과 가정을 함께 검토해야 한다.
현재와 과거를 연결하기
지금 관찰되는 과정은 과거의 기록을 해석하는 실마리가 된다. 그러나 조건과 속도가 언제나 같았다고 가정하는 것은 아니다. 야외 조사와 실험, 물리·화학 분석 및 모형을 결합해 가능한 설명을 비교한다.