Все геохимические процессы прямо или косвенно связаны с подвижками неспокойной земной тверди, с ее тектоникой, а стало быть, и глубинным строением. Строение недр в каждой местности сколько-нибудь отличается от такового в соседних областях. Где-то слои смяты в складки, где-то лежат в линию, где-то разорваны на глыбообразные, сдвинутые относительно друг друга блоки. Если бы человек обладал чудесной способностью видеть подземные структуры, то смог бы наблюдать надежно запертые в них скопления руд, нефти, газа, угля и т. д. — месторождения минерального сырья.
Однако глаза человека на это не способны. Впрочем, зрение человеку здесь и не требуется, поскольку наш разум имеет возможность всегда и при любых обстоятельствах видеть гораздо дальше и больше, чем любой глаз. О глубинном строении земной коры могут многое рассказать хотя бы выходящие на поверхность слои горных пород. Но, конечно же, открыто это было не сразу.
Датский ученый Н. Стенон первым пришел к мысли о том, что слои в земной коре образуются поэтапно, причем каждый новый перекрывает последующий. Таким образом, самые молодые породы лежат на поверхности, а самые древние залегают глубже всех остальных в недрах. В идеале древнейшие породы никогда не показываются на дневной поверхности, ведь поверх них лежат более молодые слои. На самом же деле пласты пород крайне редко залегают упорядоченно. Обычно они сильно смещены.
Отличить дислокацию нетрудно, достаточно пройтись по геологическим обнажениям (крупным выходам пород) и внимательно присмотреться к минеральному составу пород. Если в одной и той же местности появляются пласты совершенно разных отложений, то перед нами определенно имеется дислокация. Но какую она имеет природу, каковы ее структура и происхождение? Как можно проследить смещение слоев, заметное на поверхности, далее — в глубь земли?
Увы, по одному только минеральному составу пород определить все это никак нельзя, а значит, нельзя и оценить перспективность дислокации на наличие каких-нибудь ископаемых. А главное, нельзя определить относительный возраст слоев: трудно сказать, какой слой образовался раньше, а какой позже. Потребовалось еще сто лет после открытия Стенона, чтобы разобраться в этой проблеме.
В конце XVIII столетия англичанин В. Смит исследовал окаменелости Британии и обнаружил интересную закономерность. Всем известно, что фауны разных стран на земном шаре разнятся между собой. В Африке обитают такие звери, которых не встретишь в Европе. Смит много поездил по Британии и изучал окаменелости одного возраста в самых разных местах. Оказалось, что они тоже отличаются. Но гораздо сильнее выражены различия между животными из отложений разного возраста.
Чем глубже и древнее отложения, тем более причудливым существам принадлежали найденные в них окаменелости. Эти животные резко отличаются от современных зверей. Сначала попадаются кости мамонтов, потом еще более причудливых млекопитающих, затем гигантских ящеров, необычных рыб. И все это нередко удается найти на одном обнажении.
Позднее геологи, в первую очередь великий англичанин Ч. Лайель, нашли объяснение загадке Смита: за всю историю Земли фауны сменяли друг друга — вымирали одни животные, и на их место приходили другие. Поэтому в каждом слое встречаются окаменелые останки совершенно отличных друг от друга созданий. Окаменелости указывают на точный возраст слоя, позволяя четко определить его расположение относительно окружающих пластов.
Метод такого определения возраста и, следовательно, точного положения слоя относительно других в разрезе земной коры получил название стратиграфического. Гораздо чаще его называют биостратиграфическим, поскольку он опирается преимущественно на палеобиологию (палеонтологию) — науку о древних организмах, чьи останки удается отыскать в слоях горных пород. Каждому слою присуща собственная фауна, которую специалист не спутает с фауной других отложений.
Стратиграфия значительно облегчает поиск месторождений. Причиной тому служит не единственно то, что она указывает на глубинные геологические структуры в недрах. Оказывается, разные виды полезных ископаемых образовались в различные эпохи земной истории. Все эти знания имеют огромное практическое значение, потому что именно благодаря им определяют места поиска тех или иных залежей. На базисе этих теоретических разработок были созданы технологии разведки и поиска месторождений.