地球上的岩石分为火成岩、沉积岩和变质岩。这些岩石经风吹、雨淋、日晒、海浪冲击等风化作用，剥蚀的碎石、砂、土被流水带入低洼的河里、湖里或海里形成沉积物。同时，河里、湖里、海里也会有诸如钙质、盐质等化学物质沉积下来。当时陆地、湖里、海里也分别生活着许许多多的动物和植物，它们死亡的遗体也会随着各种沉积物一起在水里被埋藏起来。这些沉积物和生物遗体经过长时间脱水、成岩和石化，就分别形成砾岩、砂岩、砂质泥岩、泥岩、灰岩、盐层等沉积岩层和沉积岩层里的化石。一层层沉积岩层加起来就形成了地层，就像一本书的书页一样。
世界上最古老的地层距今可能有39亿年了。如果每年沉积1～2厘米厚的地层，那么几亿年中形成的地层就在万米以上。地质学家要研究如此厚的“大地之书”，就要按地层形成的年代来划分出“章节”，这就是年代地层，它们与地质时代严格对应，同一时间内形成的地层，可归入相应年代地层单位。
地层剖面和其中的化石
整个地球的历史分为隐生宙和显生宙，显生宙划分为古生代、中生代和新生代，古生代可划分为早古生代和晚古生代，早古生代包括寒武纪、奥陶纪、志留纪三个纪，晚古生代包括泥盆纪、石炭纪、二叠纪三个纪；中生代包括三叠纪、侏罗纪和白垩纪三个纪；新生代包括古近纪、新近纪、第四纪三个纪。纪可进一步划分为世，如三叠纪可分为早三叠世、中三叠世、晚三叠世；每个世可划分为多个期，如早三叠世可划分为印度期和奥伦尼克期。
在每一个年代所形成的地层，就按这个年代名来命名。与宙、代、纪、世、期对应的地层单位就是宇、界、系、统、阶。如显生宙对应的地层单位称为显生宇，古生代的地层单位就称为古生界，寒武纪的地层单位就称为寒武系，早寒武世、中寒武世、晚寒武世相对应的地层单元就为下寒武统、中寒武统、上寒武统，于印度期形成的地层称印度阶。
因西方国家开展地质研究较早，许多地质年代的名称都是前辈外国学者根据当地的地名起的，如寒武、奥陶、志留、泥盆等。另有些地质年代的名称根据地层特点命名，如石炭（这时期的地层含煤炭多，煤炭古称石炭）、二叠（此时期的地层明显分上、下两部分，但现在采用三分法）等。中国开展地层研究相对较晚，但中国的许多地层含化石多，地层完整，所以一些地质年代也采用中国学者的命名，如晚二叠世也称为乐平世（统），它进一步划分为长兴期（阶）和吴家坪期（阶），晚寒武世也称芙蓉世（统），其下有江山期（阶）、排碧期（阶）。（许汉奎）
动物死亡
沉积物不断堆积，动物遗体形成化石
地壳运动
上层沉积物被剥蚀，化石显露“大地之书”成形
辽西热河生物群产出层位典型剖面
山东莱阳恐龙化石产地剖面
中国的一些著名地层剖面