1.地層層序律
地層是在壹定地質時期內所形成的層狀巖石(含沈積物)，包括沈積巖、火山巖和由沈積巖及火山巖變質而成的變質巖，是具有壹定時代含義的巖層或巖層的組合。
沈積巖地層是在漫長的地質時期中逐漸形成的，其形成時是水平的或近於水平的，如果沈積過程中沒有幹擾因素，原始的沈積地層壹定是連續的，自下而上逐層疊置起來的(圖17-1、圖17-A)。在正常層序情況下，先形成的巖層在下，後形成的巖層在上，上覆巖層比下伏巖層為新，即下老上新，這就是地層層序律(N.Steno，1669)。它是確定地層相對地質年代的基本方法之壹，由此可以確定沈積事件的先後順序(圖17-2)。
如果地層受到後期構造運動的影響，原始水平或近水平的巖層就會發生傾斜甚至變為直立或倒轉，這時傾斜面以上的巖層新，傾斜面以下的巖層老(圖17-2B)。如果巖層發生褶皺倒轉，則老巖層就掩覆在新巖層之上。如圖17-3所示，剖面右側為正常層序，剖面左側為倒轉層序。因此在實際工作中，利用地層層序律確定地層形成的先後順序時，首先要鑒別地層層序是否正常。壹般是利用沈積巖的沈積構造(泥裂、波痕、雨痕、交錯層等)，來判斷巖層的頂面和底面，恢復其原始層序，以確定其相對的新老關系。
圖17-1 原始水平沈積地層
圖17-2 地層相對年代的確定
(據夏邦棟，1995)
A—水平巖層；B—傾斜巖層；1～4代表由老到新的巖層
圖17-3 四川江油黃連橋地區中上三疊統地層剖面圖
(轉引自傅英棋、楊季楷，1987)
T2t—中三疊統天井山組；T3h—上三疊統漢旺組；T3s—上三疊統石元組
2.化石層序律(生物層序律)
由自然作用保存在地層中的地史時期的生物遺體和遺跡，稱為化石。化石的形成壹般是由具備硬體的生物遺體被地下水中的礦物質逐步而緩慢地交代或充填作用的結果，有的是生物遺體中所含不穩定成分揮發逸去，留下其中炭質薄膜的結果。所以生物遺體的成分通常已變成礦物質，但化石的形態和內部構造仍保持著原來生物骨骼或介殼等硬體部分的特征。
生物的演變是從簡單到復雜、從低級到高級不斷發展的。因此，壹般說來，年代越老的地層中所含生物越原始、越簡單、越低級；年代越新的地層中所含生物越進步、越復雜、越高級，並且具有不可逆性。因此，不同時期的地層中含有不同類型的化石及其組合，而在相同時期且在相同地理環境下所形成的地層，只要原先的海洋或陸地相通，都含有相同的化石及其組合，這就是化石層序律。
早在達爾文之前，英國的工程師威廉·史密斯(W.Smith，1769～1839年)就發現，可以根據化石是否相同來對比不同地區的巖層是否屬於同壹時代。這壹方法至今仍然是確定沈積巖年代的主要方法之壹。如圖17-4表示根據地層層序和巖性特征、化石特征來劃分對比甲、乙、丙三地區的地層，從而恢復該三地區完整的地層形成順序，並以綜合地層柱狀圖表示。
圖17-4 地層劃分與對比及綜合地層柱狀圖
(據夏邦棟，1995)
並不是所有的化石都能用來劃分對比地層。因為有的生物適應環境變化的能力很強，在很長的時間中，它們的特征沒有顯著改變，這類生物的化石對劃分和對比巖層的意義不大。只有那些時代分布短、特征顯著、數量眾多、分布廣泛的化石才用於確定地層地質年代。這種化石稱為標準化石。
3.切割律或穿插關系
確定相對地質年代的方法除了利用沈積地層學和生物地層學方法外，還可以用地質體在空間上的接觸關系、捕虜體的存在等來確定地質時間發生的先後順序。不同時代的巖層、巖體由於各種地質作用，常相互切割或呈穿插關系。在此情況下，被切割或被穿插的巖層比切割或穿插的巖層老，這就是切割律(圖17-5)。
圖17-5 巖石形成順序示意圖
(據夏邦棟，1995)
由早到晚：1—石灰巖；2—花崗巖；3—矽卡巖；4—閃長巖；5—輝綠巖；6—礫巖