Les géologues appliquent le concept d'échelles d'observation variées pour étudier les roches et leur temporalité. À l'échelle micro, l'étude inclut des aspects tels que la structure minérale ou la texture, aidant à rapprocher aux événements s'étant déroulés sur de minuscules échelles temporelles. À l'échelle méso, l'accent est mis sur les caractéristiques visibles à l'œil nu, comme les plis et les fossiles. Enfin, l'échelle macro permet de repérer des structures majeures, telles que les failles et les synclinaux qui se manifestent à une échelle régionale, offrant un aperçu des processus géologiques historiques à grande échelle.

La chronologie des événements géologiques repose sur plusieurs principes cruciaux. La superposition est l'une des fondations de la datation relative, indiquant qu'en l'absence de perturbations, une couche sédimentaire est plus ancienne que celle qui la recouvre. Les principes de recoupement, d'inclusion et de continuité latérale complètent la superposition en offrant des moyens supplémentaires pour analyser l'ordre des événements géologiques. En dehors de la chronologie relative, la chronologie absolue étoffe les connaissances en fournissant des âges exacts pour les formations rocheuses et les événements géologiques. La datation radiométrique, un outil clé ici, s'appuie sur les taux de désintégration d'isotopes radioactifs dans les minéraux, élément central pour établir des chronologies précises.

Les fossiles stratigraphiques sont des outils précieux pour la datation relative des couches géologiques. Ils sont caractéristiques de périodes précises et offrent ainsi une indication temporaire sur les dépôts sédimentaires. Le principe de l'identité paléontologique repose sur l'idée que des couches, contenant les mêmes fossiles, appartiennent à des âges similaires. Les critères essentiels qui qualifient un fossile comme stratigraphique englobent leur distribution géographique étendue, mais une durée de vie relativement courte, permettant ainsi une corrélation efficace entre des sites éloignés géographiquement. Ces fossiles jouent également un rôle central dans l'étalonnage des échelles stratigraphiques qui ordonnent les périodes géologiques.

La chronologie absolue permet d'attribuer des dates réelles à des événements géologiques, complétant ainsi la chronologie relative. Les méthodes de datation radiométrique, telles que le carbone 14, le potassium-argon ou l'uranium-plomb, sont essentielles pour déterminer l'âge exact des roches. Le choix de chronomètres appropriés dépend de l'élément et du minéral cible, ainsi que de l'âge et du type du matériau étudié. La datation absolue est cruciale pour l'échelle stratigraphique qui organise et séquence les grandes ères, périodes et époques de l'histoire terrestre, fournissant ainsi un cadre temporel précis pour la planète.

L'échelle stratigraphique est une classification chronologique des strates rocheuses, fondée sur des données à la fois relatives et absolues. Les coupures géologiques, qui marquent des changements significatifs dans la composition ou l'apparition du vivant, segmentent cette échelle en unités distinctes comme les éons, les ères, les périodes, et les époques. Ces coupures peuvent résulter de phénomènes majeurs, tels que des extinctions massives ou des événements tectoniques. Le principe de la continuité stratigraphique assure que malgré le morcellement, il est possible de tracer une histoire géologique continue, aidé par les fossiles stratigraphiques qui lient les diverses unités de l'échelle à des âges précis.