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層序学は、岩石層（地層）と層状構造（成層）の研究を扱う地質学の一分野です。 [ 1 ]主に堆積岩や層状火山岩の研究に用いられます。層序学には、岩石層序学（岩相層序）、生物層序学（生物層序）、年代層序学（年代による層序）という3つの関連する下位分野があります。
地層学を用いる際には、水平性の原理、重層の法則、交差関係、包有物の原理、動物相の遷移の原理など、いくつかの原理と法則が関係してくる。[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]
カトリック司祭のニコラス・ステノは、 1669年に堆積層中の有機物の化石化に関する著作の中で、重層の法則、原初水平性の原理、側方連続性の原理を導入し、層序学の理論的基礎を確立した。1759年、イタリアの地質学者ジョヴァンニ・アルドゥイーノは、地球の地殻を第一次、第二次、第三紀、第四紀の4つの一般的な連続した区分に分けることを提案し、この分類は現代の層序学の出発点とみなされている。[ 4 ] [ 5 ]
地層学の実用的かつ大規模な最初の応用は、1790年代から19世紀初頭にかけてウィリアム・スミスによって行われた。 「イギリス地質学の父」として知られるスミス[ 6 ]は、地層や岩石の層状構造の重要性と、地層を対比するための化石マーカーの重要性を認識し、イギリス初の地質図を作成した。19世紀初頭の地層学のその他の影響力のある応用としては、パリ周辺地域の地質を研究したジョルジュ・キュヴィエとアレクサンドル・ブロンニャールが挙げられる。
岩石ユニットの変動は、最も明白な目に見える層状構造として現れ、岩石の種類（岩相）の物理的な違いに起因します。この変動は、垂直方向の層状構造（層理）として、または水平方向に発生し、堆積環境の変化（相変化として知られる）を反映します。これらの変動は、岩石ユニットの岩相層序または岩相層序を提供します。層序学の重要な概念には、岩石層間の特定の幾何学的関係がどのように生じるか、そしてこれらの幾何学が元の堆積環境について何を意味するのかを理解することが含まれます。層序学の基本概念である重ね合わせの法則は、変形していない層序シーケンスでは、最も古い層がシーケンスの基底に存在すると述べています。
化学層序学は、岩相単位内および岩相単位間の微量元素と同位体の相対比率の変化を研究する学問である。炭素と酸素の同位体比は時間とともに変化するため、研究者はそれらを利用して古環境で起こった微妙な変化をマッピングすることができる。これが同位体層序学という専門分野の発展につながった。
サイクロ層序学は、古気候の季節的または長期的な変化に関連して、鉱物（特に炭酸塩）の相対的な割合、粒径、堆積層（年縞）の厚さ、化石の多様性の時間の経過に伴う周期的な変化を記録するものです。
生物層序学、または古生物学的層序学は、岩石層中の化石証拠に基づいています。同じ化石動物相と植物相を含む広範囲にわたる場所の地層は、時間的に相関可能であると言われています。生物層序学は、ウィリアム・スミスの動物相遷移の原理に基づいており、これは生物進化に先行し、生物進化の最初期かつ最も強力な証拠の一つでした。これは、種の形成（種分化）と絶滅の強力な証拠を提供します。地質年代尺度は、生物層序学と動物相遷移の証拠に基づいて19世紀に開発されました。この年代尺度は、絶対的な時間枠組みに基づく放射年代測定法が開発され、年代層序学の開発につながるまで、相対的な尺度のままでした。
重要な進展の一つに、ベイル曲線がある。これは、世界中の地層パターンからの推論に基づいて、地球規模の歴史的な海面変動曲線を定義しようとするものである。地層学はまた、石油地質学における炭化水素を含む貯留岩、シール、トラップの性質と範囲を区別するためにも一般的に用いられる。
年代層序学とは、岩石層を相対的な時間順序に並べ、岩石の形成に関わった一連の時間的出来事を導き出すことを目的とする層序学の一分野である。年代層序学の究極の目的は、ある地質地域内のすべての岩石の堆積順序に年代を割り当て、さらにそれをすべての地域に適用し、ひいては地球全体の地質記録を提供することである。
ある地域の地質記録におけるギャップまたは欠落した層は、層序的休止と呼ばれます。これは、堆積物の堆積が停止した結果である可能性があります。あるいは、ギャップは侵食による除去によるものである可能性があり、その場合は層序的空隙と呼ばれることがあります。[ 7 ] [ 8 ]堆積が一定期間中断されていたため、休止と呼ばれます。 [ 9 ]物理的なギャップは、堆積のない期間と侵食の期間の両方を表す可能性があります。[ 8 ] 地質断層が休止の出現を引き起こす可能性があります。[ 10 ]
磁気層序学は、堆積岩や火山岩の年代を決定するために用いられる年代層序学的手法です。この手法では、断面全体にわたって一定の間隔で方向付けされた試料を採取します。試料を分析して、その残留磁化（DRM）、すなわち地層が堆積した時点での地球磁場の極性を決定します。堆積岩の場合、これは、水柱を沈降する際に、非常に細かい粒子の磁性鉱物（< 17 μm）が小さなコンパスのように振る舞い、地球磁場に沿って方向を定めるため可能です。埋没後もその方向は保持されます。火山岩の場合、溶融物中に形成される磁性鉱物が周囲の磁場に沿って方向を定め、溶岩の結晶化によってその位置に固定されます。
古地磁気コアサンプルは野外で採取されます。泥岩、シルト岩、および非常に細かい砂岩が好ましい岩種です。これは、磁性粒子が細かく、堆積時に周囲の磁場に沿って配向しやすいためです。古代の磁場が現在の磁場と同様の方向（北磁極が北回転極付近）にあった場合、地層は正極性を維持します。データが北磁極が南回転極付近にあったことを示している場合、地層は逆極性を示します。
個々の試料の結果は、自然残留磁化（NRM）を除去してDRMを明らかにすることで分析される。統計分析の後、その結果を用いて局所的な磁気層序柱状図が作成され、それを地球磁気極性時間スケールと比較することができる。
この手法は、一般的に化石や挟在する火成岩が存在しない地層の年代測定に用いられる。連続的なサンプリングが可能であるため、堆積速度の推定にも有効な手法である。