ลำดับชั้นทางธรณีวิทยาตามเวลาเป็นสาขาหนึ่งของ ลำดับชั้น ทางธรณีวิทยาที่จัดระเบียบหินทั้งหมดของเปลือกโลกเป็นกลุ่มที่เรียกว่าหน่วยลำดับชั้นทางธรณีวิทยาตามเวลา โดยอิงตามอายุสัมพัทธ์^{[ 4 ]}หน่วยลำดับชั้นทางธรณีวิทยาตามเวลาประกอบด้วยลำดับชั้นหินทั้งหมดทั่วโลกที่สะสมตัวในช่วงเวลาที่กำหนด^{[ 6 ]}

ลำดับชั้นทางธรณีวิทยาใช้หลักการสำคัญหลายประการในการกำหนดความสัมพันธ์เชิงสัมพัทธ์ของหินและตำแหน่งลำดับชั้นทางธรณีวิทยาในบันทึกหิน^{[ 7 ] [ 8 ]}

• กฎการซ้อนทับที่ระบุว่า ในลำดับชั้นหินที่ไม่ถูกบิดเบี้ยว ชั้นหินที่เก่าแก่ที่สุดจะอยู่ด้านล่างสุดของลำดับชั้น ในขณะที่วัสดุที่ใหม่กว่าจะซ้อนทับอยู่บนพื้นผิว^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 8 ] : 150}
• หลักการของการวางตัวในแนวนอนดั้งเดิมที่ระบุว่าชั้นตะกอนจะถูกสะสมในแนวนอนภายใต้แรงโน้มถ่วง^{[ 9 ] [ 11 ] [ 8 ]}อย่างไรก็ตาม ปัจจุบันเป็นที่ทราบกันแล้วว่าชั้นตะกอนไม่ได้ถูกสะสมในแนวนอนอย่างเดียว^{[ 8 ] [ 12 ]}แต่หลักการนี้ก็ยังคงเป็นแนวคิดที่มีประโยชน์
• หลักการความต่อเนื่องด้านข้างที่ระบุว่าชั้นตะกอนจะขยายออกไปด้านข้างในทุกทิศทางจนกระทั่งบางลงหรือถูกตัดขาดโดยชั้นหินที่แตกต่างกัน กล่าวคือ มีความต่อเนื่องด้านข้าง^{[ 9 ]}ชั้นตะกอนไม่ได้ขยายออกไปอย่างไม่มีที่สิ้นสุด ขอบเขตของชั้นตะกอนถูกควบคุมโดยปริมาณและชนิดของตะกอนในแอ่งตะกอนและรูปทรงเรขาคณิตของแอ่งนั้น^{[ 13 ]}
• หลักการของความสัมพันธ์แบบตัดขวางที่ระบุว่าหินที่ตัดผ่านหินอีกก้อนหนึ่งจะต้องมีอายุน้อยกว่าหินที่มันตัดผ่าน^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 8 ]}
• กฎของเศษชิ้นส่วนที่รวมอยู่ซึ่งระบุว่าเศษชิ้นส่วนเล็กๆ ของหินประเภทหนึ่งที่ฝังอยู่ในหินประเภทที่สองจะต้องเกิดขึ้นก่อน และรวมอยู่เมื่อหินประเภทที่สองกำลังก่อตัว^{[ 11 ] [ 8 ]}
• ความสัมพันธ์ของรอยไม่ต่อเนื่องซึ่งเป็นลักษณะทางธรณีวิทยาที่แสดงถึงช่องว่างในบันทึกทางธรณีวิทยา รอยไม่ต่อเนื่องเกิดขึ้นในช่วงที่มีการกัดเซาะหรือไม่มีการตกตะกอน ซึ่งบ่งชี้ถึงการตกตะกอนที่ไม่ต่อเนื่อง^{[ 8 ]}การสังเกตประเภทและความสัมพันธ์ของรอยไม่ต่อเนื่องในชั้นหินช่วยให้นักธรณีวิทยาเข้าใจถึงช่วงเวลาสัมพัทธ์ของชั้นหิน^{[ 13 ]}
• หลักการของการสืบทอดซากดึกดำบรรพ์ (ในกรณีที่เกี่ยวข้อง) ระบุว่าชั้นหินประกอบด้วยชุดซากดึกดำบรรพ์ที่โดดเด่นซึ่งสืบทอดต่อกันในแนวตั้งตามลำดับที่เฉพาะเจาะจงและเชื่อถือได้^{[ 14 ] [ 8 ]}ซึ่งช่วยให้สามารถเชื่อมโยงชั้นหินได้แม้ว่าขอบฟ้าที่อยู่ระหว่างชั้นหินจะไม่ต่อเนื่องกันก็ตาม^{[ 13 ]}

ธรณีวิทยาเชิงเวลาคือการศึกษาเกี่ยวกับเวลาทางธรณีวิทยา โดยใช้การวัดเชิงปริมาณ ( ธรณีวิทยาเชิงเวลา ) เช่น การหาอายุด้วยรังสี เพื่อให้ได้อายุที่แม่นยำ และวิธีการหาอายุแบบสัมพัทธ์ (เช่นธรณีแม่เหล็กโบราณและอัตราส่วนไอโซโทปเสถียร ) เพื่อสร้างกรอบเวลาสำหรับเหตุการณ์ในประวัติศาสตร์ของโลก^{[ 5 ] [ 7 ]}หน่วยธรณีวิทยาเชิงเวลาคือช่วงเวลาที่หน่วยธรณีวิทยาเชิงลำดับชั้นก่อตัวขึ้น^{[ 6 ]}ตัวอย่างเช่น หินทั้งหมดของ ระบบ ไซลูเรียน (หน่วยธรณีวิทยาเชิงลำดับชั้น) ถูกสะสมในช่วงยุคไซลูเรียน (หน่วยธรณีวิทยาเชิงเวลา) ^{[ 15 ]}

อายุของหน่วยธรณีวิทยาเชิงเวลาสามารถปรับปรุงและเปลี่ยนแปลงได้ด้วยเทคนิคการหาอายุที่ดีขึ้น อย่างไรก็ตาม ขอบเขตของหน่วยธรณีวิทยาเชิงเวลาที่เทียบเท่ากันยังคงไม่เปลี่ยนแปลง^{[ 2 ] [ 15 ]}ตัวอย่างเช่น ในช่วงต้นปี 2022 ฐานของ ยุค แคมเบรียน (หน่วยธรณีวิทยาเชิงเวลา) ได้รับการแก้ไขจาก 541 ล้านปี เป็น 538.8 ล้านปี แต่คำจำกัดความของขอบเขตหิน (GSSP) ที่ฐานของยุคแคมเบรียน และดังนั้นขอบเขตระหว่าง ระบบ เอเดียคารันและแคมเบรียน (หน่วยธรณีวิทยาเชิงเวลา) จึงไม่ได้เปลี่ยนแปลง เพียงแต่มีการปรับปรุงอายุสัมบูรณ์เท่านั้น^{[ 2 ]}

ในอดีต มีการใช้มาตราเวลาทางธรณีวิทยาระดับภูมิภาค^{[ 16 ]}เนื่องจากความแตกต่างของหินและชีวธรณีวิทยาทั่วโลกในหินที่เทียบเท่าเวลา ICS ได้ทำงานมานานแล้วเพื่อประสานคำศัพท์ที่ขัดแย้งกันโดยการกำหนดมาตรฐานขอบ ฟ้าทางธรณีวิทยาที่สำคัญและสามารถระบุได้ในระดับโลก ซึ่งสามารถใช้กำหนดขอบเขตล่างของหน่วยธรณีวิทยาเชิงเวลาได้^{[ 7 ]}ส่วนและจุดมาตรฐานขอบเขตโลก (GSSP) กำหนดขอบเขตล่างของขั้นตอนไว้ที่จุดที่แม่นยำในลำดับชั้นหินเฉพาะในตำแหน่งทางภูมิศาสตร์ที่เฉพาะเจาะจง จุดอ้างอิงเหล่านี้เรียกกันอย่างไม่เป็นทางการว่า "หมุดทองคำ" ^{[ 15 ]}ชั้นหินทั้งหมดที่อยู่เหนือหมุดเป็นของช่วงเวลาหนึ่ง และชั้นหินทั้งหมดที่อยู่ด้านล่างเป็นของอีกช่วงเวลาหนึ่ง ซึ่งทำให้สามารถเชื่อมโยงชั้นหินที่มีอายุใกล้เคียงกันทั่วโลกกับชั้นหินที่มีหมุดทองคำได้ ตัวอย่างเช่นความผิดปกติของอิริเดียมที่เกิดจากการชนของดาวเคราะห์น้อยชิคซูลูบถือเป็นขอบเขตล่างของ ระบบ พาลีโอจีนและด้วยเหตุนี้จึงเป็นขอบเขตระหว่างยุคครีเทเชียสและพาลีโอจีน แม้ว่า GSSP จะถูกกำหนดไว้ที่ Oued Djerfane ในตูนิเซีย แต่ชั้นหินที่มีความผิดปกติของอิริเดียมนั้นพบได้ทั่วโลก^{[ 17 ]}

ยุคโปรเทโรโซอิก (ยกเว้นยุคเอเดียคารัน) ยุคอาร์เคียน และยุคเฮเดียน ถูกแบ่งย่อยตามอายุสัมบูรณ์ ( อายุทางธรณีวิทยามาตรฐานสากล ) แทนที่จะเป็นลักษณะทางธรณีวิทยา^{[ 7 ]}มีการเสนอแนวทางเพื่อให้การแบ่งย่อยเหล่านี้สอดคล้องกับบันทึกหินมากขึ้น^{[ 18 ] [ 16 ]}

มาตราเวลาทางธรณีวิทยาที่ทันสมัยที่สุดไม่ได้ถูกกำหนดขึ้นจนกระทั่งปี 1911 ^{[ 22 ]}โดยArthur Holmes (1890 – 1965) ซึ่งได้รับแรงบันดาลใจจากJames Hutton (1726–1797) นักธรณีวิทยาชาวสก็อตแลนด์ผู้เสนอแนวคิดเรื่องเอกภาพนิยมหรือทฤษฎีที่ว่าการเปลี่ยนแปลงของเปลือกโลกเป็นผลมาจากกระบวนการที่ต่อเนื่องและสม่ำเสมอ^{[ 23 ]}แนวคิดที่กว้างขึ้นเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างหินและเวลาสามารถสืบย้อนไปได้ถึง (อย่างน้อย) นักปรัชญาของกรีกโบราณตั้งแต่ 1200 ปีก่อนคริสตกาลถึง 600 ปีคริสตกาลXenophanes แห่ง Colophon (ประมาณ 570–487 ปีก่อนคริสตกาล ) สังเกตเห็นชั้นหินที่มีฟอสซิลเปลือกหอยอยู่เหนือระดับน้ำทะเล มองว่าพวกมันเคยเป็นสิ่งมีชีวิต และใช้สิ่งนี้เพื่อบ่งบอกถึงความสัมพันธ์ที่ไม่ มั่นคงซึ่งทะเลเคยรุกคืบเข้ามาบนแผ่นดินในบางครั้งและถอยร่นไป ในบางครั้ง ^{[ 24 ]}มุมมองนี้ได้รับการแบ่งปันโดยนักวิชาการของเซโนฟาเนสจำนวนหนึ่งและผู้ที่ตามมา รวมถึงอริสโตเติล (384–322 ปีก่อนคริสตกาล) ผู้ซึ่ง (ด้วยการสังเกตเพิ่มเติม) ให้เหตุผลว่าตำแหน่งของแผ่นดินและทะเลได้เปลี่ยนแปลงไปในช่วงเวลาอันยาวนาน แนวคิดเรื่องเวลาอันยาวนานยังได้รับการยอมรับจากนักธรรมชาติวิทยาชาวจีนShen Kuo ^{[ 25 ]} (1031–1095) และนักวิทยาศาสตร์ -นักปรัชญาชาวอิสลาม โดยเฉพาะอย่างยิ่ง Brothers of Purityซึ่งเขียนเกี่ยวกับกระบวนการแบ่งชั้นตามกาลเวลาในตำรา ของพวก เขา^{[ 24 ]} งานของพวกเขาน่าจะเป็นแรงบันดาลใจให้กับ Avicenna (Ibn Sînâ, 980–1037) นักปราชญ์ชาวเปอร์เซียในศตวรรษที่ 11 ซึ่งเขียนในThe Book of Healing (1027) เกี่ยวกับแนวคิดเรื่องการแบ่งชั้นและการซ้อนทับ ซึ่งมีมาก่อนNicolas Stenoมากกว่าหกศตวรรษ^{[ 24 ]}อวิเซนนาเองก็ยอมรับว่าฟอสซิลคือ "การกลายเป็นหินของร่างกายของพืชและสัตว์" ^{[ 26 ]} เช่นเดียวกับ อัลเบอร์ตัส แม็กนัส บิชอปโดมินิกันในศตวรรษที่ 13 (ประมาณ ค.ศ. 1200–1280) ซึ่งดึงเอา ปรัชญาธรรมชาติ ของอริสโตเติล มาใช้ และขยายทฤษฎีนี้ไปสู่ทฤษฎีของของเหลวที่ทำให้เกิดการกลายเป็นหิน^{[ 27 ]}ดูเหมือนว่าผลงานเหล่านี้จะมีอิทธิพลเพียงเล็กน้อยต่อนักวิชาการในยุโรปยุคกลางที่ศึกษาพระคัมภีร์ เพื่ออธิบายที่มาของฟอสซิลและการเปลี่ยนแปลงระดับน้ำทะเล โดยมักจะอ้างถึงสิ่งเหล่านี้ว่าเป็นผลมาจาก ' อุทกภัย ' รวมถึงRistoro d'Arezzoในปี 1282 ^{[ 24 ]}จนกระทั่งในยุคฟื้นฟูศิลปวิทยาการของอิตาลีเมื่อLeonardo da Vinci (1452–1519) ได้ฟื้นฟูความสัมพันธ์ระหว่างการแบ่งชั้น การเปลี่ยนแปลงระดับน้ำทะเลสัมพัทธ์ และเวลา โดยประณามการอ้างถึงฟอสซิลว่าเป็นผลมาจาก 'อุทกภัย': ^{[ 28 ] [ 24 ]}

ความโง่เขลาและความไม่รู้ของผู้ที่คิดว่าสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ถูกพัดพาไปยังสถานที่ห่างไกลจากทะเลโดยน้ำท่วมใหญ่...เหตุใดเราจึงพบเศษชิ้นส่วนและเปลือกหอยจำนวนมากระหว่างชั้นหินต่างๆ เว้นแต่ว่าพวกมันจะอยู่บนชายฝั่งและถูกปกคลุมด้วยดินที่ทะเลพัดขึ้นมาใหม่แล้วกลายเป็นหิน? และหากน้ำท่วมใหญ่ที่กล่าวถึงข้างต้นได้พัดพาพวกมันไปยังสถานที่เหล่านี้จากทะเล คุณจะพบเปลือกหอยที่ขอบของชั้นหินเพียงชั้นเดียวเท่านั้น ไม่ใช่ที่ขอบของหลายๆ ชั้น ซึ่งอาจนับได้จากฤดูหนาวหลายปีที่ทะเลได้ทวีคูณชั้นทรายและโคลนที่แม่น้ำใกล้เคียงพัดพามาและกระจายไปทั่วชายฝั่ง และหากคุณต้องการจะบอกว่าต้องมีน้ำท่วมใหญ่หลายครั้งเพื่อให้เกิดชั้นหินและเปลือกหอยเหล่านี้ขึ้นมา ก็จำเป็นที่คุณจะต้องยืนยันว่าน้ำท่วมใหญ่เช่นนั้นเกิดขึ้นทุกปี

มุมมองของดาวินชีเหล่านี้ไม่ได้รับการตีพิมพ์ จึงไม่มีอิทธิพลในขณะนั้น อย่างไรก็ตาม คำถามเกี่ยวกับฟอสซิลและความสำคัญของมันได้รับการศึกษา และในขณะที่มุมมองที่ขัดแย้งกับปฐมกาลไม่ได้รับการยอมรับโดยง่าย และการคัดค้าน หลักคำสอน ทางศาสนาในบางที่ก็ไม่เหมาะสม นักวิชาการเช่นGirolamo Fracastoroเห็นด้วยกับมุมมองของดาวินชี และพบว่าการระบุว่าฟอสซิลมาจาก 'น้ำท่วมโลก' นั้นไร้สาระ^{[ 24 ]}แม้ว่าทฤษฎีมากมายเกี่ยวกับปรัชญาและแนวคิดเกี่ยวกับหินได้รับการพัฒนาในช่วงหลายปีก่อนหน้านี้ แต่ "ความพยายามอย่างจริงจังครั้งแรกในการกำหนดมาตราเวลาทางธรณีวิทยาที่สามารถนำไปใช้ได้ทุกที่บนโลกเกิดขึ้นในปลายศตวรรษที่ 18" ^{[ 27 ]}ต่อมาในศตวรรษที่ 19 นักวิชาการได้พัฒนาทฤษฎีเกี่ยวกับการแบ่งชั้นหิน ต่อไป William Smithซึ่งมักถูกเรียกว่า "บิดาแห่งธรณีวิทยา" ^{[ 29 ]}ได้พัฒนาทฤษฎีผ่านการสังเกตมากกว่าที่จะอ้างอิงจากนักวิชาการที่มาก่อนเขา งานของสมิธส่วนใหญ่มีพื้นฐานมาจากการศึกษาชั้นหินและฟอสซิลอย่างละเอียดในช่วงเวลาของเขา และเขาสร้าง "แผนที่ฉบับแรกที่แสดงให้เห็นถึงการก่อตัวของหินจำนวนมากในพื้นที่ขนาดใหญ่" ^{[ 29 ]}หลังจากศึกษาชั้นหินและฟอสซิลที่อยู่ในนั้นสมิธสรุปว่าแต่ละชั้นหินมีวัสดุที่แตกต่างกันซึ่งสามารถใช้ในการระบุและเชื่อมโยงชั้นหินในภูมิภาคต่างๆ ของโลกได้^{[ 30 ]}สมิธพัฒนาแนวคิดเรื่องลำดับชั้นของสัตว์ หรือแนวคิดที่ว่าฟอสซิลสามารถใช้เป็นเครื่องหมายสำหรับอายุของชั้นหินที่พบ และตีพิมพ์แนวคิดของเขาในหนังสือปี 1816 เรื่อง "ชั้นหินที่ระบุโดยฟอสซิลที่จัดระเบียบ" ^{[ 30 ]}

Niels Stensen หรือที่รู้จักกันทั่วไปในชื่อ Nicolas Steno (1638–1686) ได้รับการยกย่องว่าเป็นผู้กำหนดหลักการชี้นำสี่ประการของการถ่ายภาพหินปูน^{[ 24 ]}ในDe solido ภายใน solidum naturaliter contento dissertationis prodromus Steno ระบุว่า: ^{[ 9 ] [ 31 ]}

• ในขณะที่ชั้นหินใด ๆ กำลังก่อตัวขึ้น สสารทั้งหมดที่อยู่บนชั้นหินนั้นอยู่ในสถานะของเหลว ดังนั้น ในขณะที่ชั้นหินล่างสุดกำลังก่อตัวขึ้น ชั้นหินด้านบนจึงยังไม่มีอยู่
• ...ชั้นหินที่ตั้งฉากกับเส้นขอบฟ้าหรือเอียงทำกับเส้นขอบฟ้า ครั้งหนึ่งเคยขนานกับเส้นขอบฟ้า
• เมื่อชั้นหินใด ๆ กำลังก่อตัวขึ้น ขอบของชั้นหินนั้นจะถูกห่อหุ้มด้วยสารแข็งอื่น หรือไม่ก็ปกคลุมทั่วทั้งโลก ดังนั้น จึงสรุปได้ว่า หากพบเห็นขอบชั้นหินที่เปิดโล่งอยู่ จะต้องมองหาความต่อเนื่องของชั้นหินนั้น หรือต้องพบสารแข็งอื่นที่ช่วยยึดตรึงไม่ให้วัสดุของชั้นหินนั้นกระจัดกระจายไป
• หากวัตถุหรือรอยแตกตัดผ่านชั้นหิน แสดงว่าวัตถุหรือรอยแตกนั้นต้องเกิดขึ้นหลังจากชั้นหินนั้นแล้ว

หลักการเหล่านี้ได้แก่ หลักการซ้อนทับ ความเป็นแนวนอนดั้งเดิม ความต่อเนื่องด้านข้าง และความสัมพันธ์แบบตัดขวาง จากหลักการนี้ สเตโนจึงสรุปว่าชั้นหินถูกวางเรียงกันเป็นลำดับ และอนุมานเวลาสัมพัทธ์ (ตามความเชื่อของสเตโน คือ เวลาตั้งแต่การสร้างโลก ) แม้ว่าหลักการของสเตโนจะเรียบง่ายและดึงดูดความสนใจเป็นอย่างมาก แต่การนำไปใช้กลับเป็นเรื่องท้าทาย^{[ 24 ]}หลักการพื้นฐานเหล่านี้ แม้ว่าจะมีการตีความที่ดีขึ้นและละเอียดอ่อนมากขึ้น แต่ก็ยังคงเป็นหลักการพื้นฐานในการกำหนดความสัมพันธ์ของชั้นหินเทียบกับเวลาทางธรณีวิทยา

ตลอดช่วงศตวรรษที่ 18 นักธรณีวิทยาได้ตระหนักว่า:

• ชั้นหินมักจะถูกกัดเซาะ บิดเบี้ยว เอียง หรือแม้กระทั่งกลับหัวกลับหางหลังจากเกิดการสะสมตัว
• ชั้นหินที่ทับถมกันในเวลาเดียวกันแต่ในพื้นที่ต่างกัน อาจมีลักษณะที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง
• ชั้นหินในพื้นที่ใดพื้นที่หนึ่งเป็นเพียงส่วนหนึ่งของประวัติศาสตร์อันยาวนานของโลกเท่านั้น

การแบ่งบันทึกทางธรณีวิทยาอย่างเป็นทางการครั้งแรกที่เห็นได้ชัดเจนโดยสัมพันธ์กับเวลา ได้ถูกนำเสนอในช่วงยุคของแบบจำลองตามคัมภีร์ไบเบิลโดยโทมัส เบอร์เน็ตซึ่งใช้คำศัพท์สองแบบกับภูเขา โดยระบุ " montes primarii " สำหรับหินที่ก่อตัวขึ้นในช่วง "น้ำท่วมโลก" และ " monticulos secundarios" ที่อายุน้อยกว่า ซึ่งก่อตัวขึ้นในภายหลังจากเศษซากของ " primarii " ^{[ 32 ] [ 24 ]}แอนตัน โมโร (1687–1784) ก็ใช้การแบ่งหลักและรองสำหรับหน่วยหินเช่นกัน แต่กลไกของเขาเป็นแบบภูเขาไฟ^{[ 33 ] [ 24 ]}ใน ทฤษฎี พลูโตนิสม์ ฉบับแรกนี้ ภายในโลกถูกมองว่าร้อน และสิ่งนี้ผลักดันให้เกิดหินอัคนีและหินแปรหลัก และหินรองก่อตัวเป็นตะกอนที่บิดเบี้ยวและมีซากดึกดำบรรพ์ การแบ่งชั้นหลักและรองเหล่านี้ได้รับการขยายเพิ่มเติมโดยGiovanni Targioni Tozzetti (1712–1783) และGiovanni Arduino (1713–1795) เพื่อรวมการแบ่งชั้นยุคเทอร์เชียรีและยุคควอเทอร์นารี^{[ 24 ]}การแบ่งชั้นเหล่านี้ใช้เพื่ออธิบายทั้งช่วงเวลาที่หินก่อตัวขึ้น และกลุ่มของหินเอง (กล่าวคือ ถูกต้องที่จะกล่าวว่าหินยุคเทอร์เชียรี และยุคเทอร์เชียรี) มีเพียงการแบ่งชั้นยุคควอเทอร์นารีเท่านั้นที่ยังคงอยู่ในมาตราเวลาทางธรณีวิทยาสมัยใหม่ ในขณะที่การแบ่งชั้นยุคเทอร์เชียรีถูกใช้จนถึงต้นศตวรรษที่ 21 ทฤษฎีเนปทูนิสม์และพลูโตนิสม์จะแข่งขันกันไปจนถึงต้นศตวรรษที่ 19โดยปัจจัยสำคัญในการยุติการถกเถียงนี้คืองานของเจมส์ ฮัตตัน (1726–1797) โดยเฉพาะอย่างยิ่งทฤษฎีโลก ของเขา ซึ่งนำเสนอต่อราชสมาคมแห่งเอดินบะระ เป็นครั้งแรก ในปี 1785 ^{[ 34 ] [ 10 ] [ 35 ]}ทฤษฎีของฮัตตันต่อมาเป็นที่รู้จักในชื่อเอกภาพนิยมซึ่งได้รับความนิยมจากจอห์น เพลย์แฟร์^{[ 36 ]} (1748–1819) และต่อมา^โดยชาร์ลส์ ไลเอล (1797–1875) ในหนังสือหลักการทางธรณีวิทยา ของเขา [ ^{11 ] [ 37 ] [ 38 ]} ทฤษฎีของพวกเขาโต้แย้งอย่างรุนแรงเกี่ยวกับอายุ 6,000 ปีของโลกตามที่ เจมส์ อัสเชอร์เสนอโดยใช้ลำดับเหตุการณ์ในพระคัมภีร์ซึ่งเป็นที่ยอมรับในศาสนาตะวันตกในขณะนั้น แทนที่จะใช้หลักฐานทางธรณีวิทยา พวกเขาโต้แย้งว่าโลกมีอายุมากกว่านั้นมาก ซึ่งเป็นการยืนยันแนวคิดเรื่องเวลาอันยาวนาน

ในช่วงต้นศตวรรษที่ 19 วิลเลียม สมิธ , จอร์จ คูเวียร์ , ฌอง ดอมัลลิอุส ดาลลอยและอเล็กซานเดอร์ บรองนิอาร์ตเป็นผู้บุกเบิกการแบ่งชั้นหินอย่างเป็นระบบโดยใช้ลำดับชั้นหินและกลุ่มฟอสซิล นักธรณีวิทยาเหล่านี้เริ่มนำชื่อท้องถิ่นที่ตั้งให้กับหน่วยหินมาใช้ในวงกว้างขึ้น โดยเชื่อมโยงชั้นหินข้ามพรมแดนประเทศและทวีปโดยอาศัยความคล้ายคลึงกัน ชื่อหลายชื่อที่ต่ำกว่าระดับยุค/สมัยที่ใช้ในระบบการจำแนกชั้นหินระหว่างประเทศ (ICC/GTS) ในปัจจุบันนั้นถูกกำหนดขึ้นในช่วงต้นถึงกลางศตวรรษที่ 19

ในช่วงศตวรรษที่ 19 การถกเถียงเรื่องอายุของโลกได้เริ่มต้นขึ้นอีกครั้ง โดยนักธรณีวิทยาประเมินอายุโดยอาศัย อัตรา การกัดเซาะและความหนาของตะกอนหรือเคมีของมหาสมุทร และนักฟิสิกส์กำหนดอายุจากการเย็นตัวของโลกหรือดวงอาทิตย์โดยใช้อุณหพลศาสตร์ พื้นฐาน หรือฟิสิกส์วงโคจร^{[ 3 ]}การประเมินเหล่านี้แตกต่างกันไปตั้งแต่ 15,000 ล้านปีถึง 0.075 ล้านปี ขึ้นอยู่กับวิธีการและผู้เขียน แต่การประเมินของลอร์ดเคลวินและแคลเรนซ์คิงได้รับการยกย่องอย่างสูงในเวลานั้นเนื่องจากความโดดเด่นของพวกเขาในด้านฟิสิกส์และธรณีวิทยา การกำหนดอายุทางธรณีวิทยาในยุคแรกทั้งหมดเหล่านี้ต่อมาพิสูจน์ได้ว่าไม่ถูกต้อง

การค้นพบการสลายตัวของสารกัมมันตรังสีโดยอองรี เบคเคอเรล , มารี กูรีและปิแอร์ กูรีได้วางรากฐานสำหรับการหาอายุด้วยวิธีทางรังสีวิทยา แต่ความรู้และเครื่องมือที่จำเป็นสำหรับการกำหนดอายุด้วยวิธีทางรังสีวิทยาอย่างแม่นยำนั้นยังไม่พร้อมจนกระทั่งช่วงกลางทศวรรษ 1950 ^{[ 3 ]}ความพยายามในช่วงแรกในการกำหนดอายุของแร่ยูเรเนียมและหินโดยErnest Rutherford , Bertram Boltwood , Robert Struttและ Arthur Holmes จะนำไปสู่สิ่งที่ถือว่าเป็นมาตราเวลาทางธรณีวิทยาสากลฉบับแรกโดย Holmes ในปี 1911 และ 1913 ^{[ 22 ] [ 39 ] [ 40 ]}การค้นพบไอโซโทปในปี 1913 ^{[ 41 ]}โดยFrederick Soddyและการพัฒนาด้านสเปกโทรเมตรีมวลซึ่งบุกเบิกโดยFrancis William Aston , Arthur Jeffrey DempsterและAlfred OC Nierในช่วงต้นถึงกลางศตวรรษที่ 20จะทำให้สามารถกำหนดอายุทางรังสีได้อย่างแม่นยำในที่สุด โดย Holmes ได้ตีพิมพ์การแก้ไขหลายครั้งสำหรับมาตราเวลาทางธรณีวิทยา ของเขา โดยฉบับสุดท้ายอยู่ในปี 1960 ^{[ 3 ] [ 40 ] [ 42 ] [ 43 ]}

การก่อตั้ง IUGS ในปี พ.ศ. 2504 ^{[ 44 ]}และการยอมรับคณะกรรมการด้านลำดับชั้นหิน (สมัครในปี พ.ศ. 2508) ^{[ 45 ]}ให้เป็นคณะกรรมการสมาชิกของ IUGS นำไปสู่การก่อตั้ง ICS หนึ่งในวัตถุประสงค์หลักของ ICS คือ "การจัดตั้ง การเผยแพร่ และการแก้ไขแผนภูมิลำดับชั้นหินระหว่างประเทศของ ICS ซึ่งเป็นมาตราเวลาทางธรณีวิทยามาตรฐานระดับโลกที่ใช้เป็นข้อมูลอ้างอิง รวมถึงมติของคณะกรรมการที่ได้รับการอนุมัติ" ^{[ 1 ]}

หลังจากโฮล์มส์ หนังสือ เกี่ยวกับมาตราเวลาทางธรณีวิทยา หลายเล่ม ได้รับการตีพิมพ์ในปี 1982 ^{[ 46 ]} 1989 ^{[ 47 ]} 2004 ^{[ 48 ]} 2008 ^{[ 49 ]} 2012 ^{[ 50 ]} 2016 ^{[ 51 ]}และ 2020 ^{[ 52 ]}อย่างไรก็ตาม ตั้งแต่ปี 2013 เป็นต้นมา ICS ได้รับผิดชอบในการผลิตและเผยแพร่ ICC โดยอ้างถึงลักษณะเชิงพาณิชย์ การสร้างโดยอิสระ และการขาดการกำกับดูแลโดย ICS ในเวอร์ชัน GTS ที่ตีพิมพ์ก่อนหน้านี้ (หนังสือ GTS ก่อนปี 2013) แม้ว่าเวอร์ชันเหล่านี้จะได้รับการตีพิมพ์โดยมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับ ICS ก็ตาม^{[ 2 ]} หนังสือ มาตราเวลาทางธรณีวิทยาฉบับต่อมา(2016 ^{[ 51 ]}และ 2020 ^{[ 52 ]} ) เป็นสิ่งพิมพ์เชิงพาณิชย์ที่ไม่มีการกำกับดูแลจาก ICS และไม่สอดคล้องกับแผนภูมิที่ผลิตโดย ICS อย่างสมบูรณ์ แผนภูมิ GTS ที่จัดทำโดย ICS จะมีการกำหนดเวอร์ชัน (ปี/เดือน) โดยเริ่มตั้งแต่เวอร์ชัน 2013/01 อย่างน้อยที่สุดจะมีการเผยแพร่เวอร์ชันใหม่หนึ่งเวอร์ชันในแต่ละปี ซึ่งจะรวมการเปลี่ยนแปลงใดๆ ที่ได้รับการอนุมัติจาก ICS นับตั้งแต่เวอร์ชันก่อนหน้า

แผนภูมิเวลาทั้งห้าต่อไปนี้แสดงมาตราส่วนเวลาทางธรณีวิทยาตามสเกลจริง แผนภูมิแรกแสดงช่วงเวลาทั้งหมดตั้งแต่การก่อตัวของโลกจนถึงปัจจุบัน แต่แผนภูมินี้ให้พื้นที่น้อยสำหรับยุคสมัยล่าสุด แผนภูมิที่สองแสดงมุมมองที่ขยายใหญ่ขึ้นของยุคสมัยล่าสุด ในทำนองเดียวกัน ยุคสมัยล่าสุดจะถูกขยายในแผนภูมิที่สาม ช่วงเวลาล่าสุดจะถูกขยายในแผนภูมิที่สี่ และยุคสมัยล่าสุดจะถูกขยายในแผนภูมิที่ห้า

(มาตราส่วนแนวนอนสำหรับไทม์ไลน์ด้านบนคือล้านปี และมาตราส่วนแนวนอนสำหรับไทม์ไลน์ด้านล่างคือพันปี)

แนวคิดAnthropoceneได้รับการเสนอครั้งแรกในปี 2000 ^{[ 102 ]}เป็นยุค/ลำดับที่เสนอขึ้นสำหรับช่วงเวลาล่าสุดในประวัติศาสตร์ของโลก แม้ว่าจะยังไม่เป็นทางการ แต่ก็เป็นคำที่ใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อบ่งบอกถึงช่วงเวลาทางธรณีวิทยาในปัจจุบัน ซึ่งเงื่อนไขและกระบวนการต่างๆ บนโลกเปลี่ยนแปลงไปอย่างมากจากผลกระทบของมนุษย์^{[ 103 ]}นิยามของ Anthropocene ในฐานะช่วงเวลาทางธรณีวิทยามากกว่าเหตุการณ์ทางธรณีวิทยายังคงเป็นที่ถกเถียงและยากลำบาก^{[ 104 ] [ 105 ] [ 106 ] [ 107 ]}

ในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2562 คณะทำงานยุคแอนโทรโปซีนลงมติเห็นชอบให้ส่งข้อเสนออย่างเป็นทางการไปยัง ICS เพื่อจัดตั้งยุค/สมัยแอนโทรโปซีน^{[ 108 ]}ข้อเสนออย่างเป็นทางการเสร็จสมบูรณ์และส่งไปยังคณะอนุกรรมการด้านธรณีวิทยาควอเทอร์นารีในช่วงปลายปี พ.ศ. 2566 สำหรับส่วนในทะเลสาบครอว์ฟอร์ดรัฐออนแทรีโอซึ่งมีระดับพลูโตเนียมสูงขึ้นซึ่งสอดคล้องกับปี พ.ศ. 2495 ^{[ 109 ]}ข้อเสนอนี้ถูกปฏิเสธในฐานะยุคทางธรณีวิทยาอย่างเป็นทางการในช่วงต้นปี พ.ศ. 2567 และถูกปล่อยไว้เป็น "คำอธิบายอันล้ำค่าของผลกระทบของมนุษย์ต่อระบบโลก" แทน^{[ 110 ]}

ประวัติทางธรณีวิทยาของดวงจันทร์ของโลกถูกแบ่งออกเป็นช่วงเวลาตาม ตัวบ่งชี้ทางธรณีสัณฐาน วิทยาได้แก่การเกิดหลุมอุกกาบาตการเกิดภูเขาไฟและการกัดเซาะกระบวนการแบ่งประวัติของดวงจันทร์ในลักษณะนี้หมายความว่าขอบเขตของช่วงเวลาไม่ได้บ่งบอกถึงการเปลี่ยนแปลงพื้นฐานในกระบวนการทางธรณีวิทยา ซึ่งแตกต่างจากช่วงเวลาทางธรณีวิทยาของโลก ระบบ/ยุคทางธรณีวิทยาห้าระบบ ( Pre-Nectarian , Nectarian , Imbrian , Eratosthenian , Copernican ) โดย Imbrian แบ่งออกเป็นสองชุด/ยุค (ต้นและปลาย) ได้รับการกำหนดไว้ในช่วงเวลาทางธรณีวิทยาของดวงจันทร์ล่าสุด^{[ 117 ]}ดวงจันทร์มีความพิเศษในระบบสุริยะตรงที่เป็นวัตถุอื่นเพียงแห่งเดียวที่มนุษย์มีตัวอย่างหินที่มีบริบททางธรณีวิทยาที่ทราบ

ประวัติทางธรณีวิทยาของดาวอังคารถูกแบ่งออกเป็นสองช่วงเวลาทางเลือก ช่วงเวลาแรกสำหรับดาวอังคารได้รับการพัฒนาโดยการศึกษาความหนาแน่นของหลุมอุกกาบาตบนพื้นผิวดาวอังคาร ด้วยวิธีนี้จึงมีการกำหนดช่วงเวลาสี่ช่วง ได้แก่ ยุคก่อนโนอาเชียน (~4,500–4,100 ล้านปี), ยุคโนอาเชียน (~4,100–3,700 ล้านปี), ยุคเฮสเปเรียน (~3,700–3,000 ล้านปี) และยุคอเมซอน (~3,000 ล้านปีจนถึงปัจจุบัน) ^{[ 118 ] [ 119 ]}

ยุคสมัย:

มาตราเวลาที่สองซึ่งอิงตามการเปลี่ยนแปลงของแร่ธาตุที่สังเกตได้จากสเปกโทรเมตร OMEGA บนยานMars Expressโดยใช้วิธีนี้ กำหนดช่วงเวลาได้สามช่วง ได้แก่ Phyllocian (~4,500–4,000 ล้านปี), Theiikian (~4,000–3,500 ล้านปี) และ Siderikian (~3,500 ล้านปีจนถึงปัจจุบัน) ^{[ 120 ]}