岩石
地球形成之初，地核的引力把宇宙中的尘埃吸过来，凝聚的尘埃就变成了山石，经过风化，变成了岩石，接着就变成陨石。在没有落入地球大气层时，是游离于外太空的石质的、铁质的或是石铁混合的物质；若是落入大气层，在没有被大气烧毁而落到地面就成了我们平时见到的陨石。简单地说，所谓陨石，就是微缩版的小行星“撞击了地球”而留下的残骸。几亿年过去了，世界上就有了无数岩石。现在人类在岩土工程界，常按工程性质将岩石分为极坚硬的、坚硬的、中等坚硬的和软弱的4种类型。
岩石
古老岩石都出现在大陆内部的结晶基底之中。代表性的岩石属基性和超基性的火成岩。这些岩石由于受到强烈的变质作用已转变为富含绿泥石和角闪石的变质岩，通常我们称为绿岩。如1973年在西格陵兰发现了同位素年龄约38亿年的花岗片麻岩。1979年，巴屯等测定南非波波林带中部的片麻岩年龄约为39亿年。
加拿大北部的变质岩——阿卡斯卡片麻岩是保存完好的古老地球表面的一部分。放射性年代测定表明阿卡斯卡片麻岩有将近40亿年的年龄，从而说明某些大陆物质在地球形成之后几亿年就已经存在了。
最近，科学家在澳大利亚西南部发现了一批最古老的岩石，根据其中所含的锆石矿物晶体的同位素分析结果，表明它们的“年龄”约为43亿~44亿岁，是迄今发现的地球上最古老的岩石样本，根据这一发现可以推论，这些岩石形成时，地球上已经有了大陆和海洋。在地球诞生2亿~3亿年后，可能并不像人们所认为的那样由炽热的岩浆所覆盖，而是已经冷却到了足以形成固体地表和海洋的温度。地球的圈层分异在距今44亿年前可能就已经完成了。
目前在中国发现的最古老岩石是冀东地区的花岗片麻岩，其中包体的岩石年龄约为35亿年。
澳大利亚西部发现的微化石在形态结构上比较完整。它们究竟是蓝藻还是细菌目前尚难确定。通常认为，早期叠层石是蓝藻建造的，叠层石是蓝藻存在的指示。如果35亿年前就已经出现蓝藻，则说明释氧的光合作用早就开始了，这便引出一个问题：为什么直到20亿年前大气圈才积累自由氧呢？从35亿年前到20亿年前中间相隔15亿年之久，为什么氧的积累如此缓慢？对此当然有不同的解释。例如，近年来已经发现叠层石也可能完全由光合细菌建造，或甚至由非光合细菌建造。
最古老生命存在的间接证据中较重要的是格陵兰西部条带状铁建造和轻碳同位素。如果证据成立，则由此可推断在38亿年前的地球上已经出现进行释氧光合作用的微生物，即类似蓝藻的生物。
18世纪末岩石学从矿物学中脱胎出来而发展成一门独立的学科。在岩石学发展的初期，主要研究的是火成岩，到了19世纪中叶才开始系统地研究变质岩，而沉积岩直到20世纪初才引起人们的注意。
变质岩我们现在知道，地壳是由岩石组成的，通过研究这些岩石的物理性质和化学性质，就能对地球早期的面貌进行科学的推测。岩石在我们生活中并不陌生，可能到处都可以看到各种各样的岩石，眼花缭乱的，但其实岩石一般可以分成3大类：火成岩、沉积岩和变质岩。
借助这3大类岩石，大致可以推测地球在某时某地，是海洋、是陆地、是高山、是平原、有无火山活动、地壳运动等。沉积岩的岩相可以成为了解海陆变化、气候特征、水文情况等古环境特征的重要依据。从变质岩与火成岩的特征中可以推测地壳运动包括火山活动的规模、程度。当然，仅仅依靠观察岩石来了解地球的演化是不足的。比如同样的页岩、砂岩、石灰岩，既可以在海洋里形成，又可以在陆地上的河流或湖泊中形成。因此，在观察岩石的基础上，必须进一步研究包含在岩石里的，特别是沉积岩中的东西了。
化石
化石是指由于自然作用保存在地层中的地史时期的各类生物的遗体、遗迹、遗物等。现代生物的生长、繁殖与环境和气候条件关系密切，古代生物也是同样。因此，化石就成为沉积岩层中指示当时环境特征的可靠依据了。
珊瑚礁化石
比如，在石灰岩地层中发现珊瑚化石，就知道当时这里是海域环境；如果珊瑚、藻类丛生，还有软体动物、腕足动物及其他底栖生物化石，就可以断定这是古代海洋中的生物礁环境，并推测当时当地是处于热带或亚热带的浅水海洋环境中。如果发现大量树木化石，则可以认为当时这里是森林；如果植物化石中棕榈、樟树等较为集中，说明当时是热带、亚热带地区；如果有大量的冷杉、云杉等则说明当时这里是北温带或寒带区域。
如此类推，从地层中发现不同种类、特征的化石就可以大致推断当时当地的地理、气候和环境等。除此以外，从不同时期的岩石中所存在的化石种类，还显示出生物的演化是遵循着从低级到高级、从原始到复杂的规律，而且其进化过程又显示出阶段性。
岩层中的印记
我们在观察岩石和其中保存的化石时，会发现岩石的颜色、厚薄、矿物成分、颗粒粗细、滚圆度和层面上的某些特殊标志等，都跟化石的有无、某类化石的集中、某类化石的稀少，乃至化石的埋藏形态等均有密切关系。同时，岩石的颜色、结构、构造特点本身也常常可以反映出当时的气候和环境。
页岩
岩石是由矿物组成的，而矿物是由各种化学元素构成的，因此岩石的颜色本应由矿物和元素化合以后反映出来的颜色决定的。但情况往往不是这样，比如砂岩的主要成分是石英，而石英本身是无色透明的，但多数石英的成分不纯，所以呈浅灰色的也很多。如果是纯净的砂岩，也应具有相同的颜色。但事实上，不少砂岩发黄、发红，甚至呈紫色，有些则是灰绿色。这是什么原因造成的呢？原来砂岩内含有相当多的铁质，铁在潮湿而暖热的气候环境中容易发生氧化，出现红色的铁锈；如果铁质含量较少，氧化又不充分，就显示出黄色或黄红色；如果铁质含量高，氧化又充分，那么整片的砂岩都会变红了。
这样的话，我们看到红色的砂岩、页岩或者其他岩层，就有理由推测形成这些岩石时的气候环境应属湿热了；如岩层呈黄色，也许是属于干燥的气候环境；如果岩层中夹着高铝质的“硬盘”，则说明当时炎热多雨。
同时，还应该注意沉积岩的结构和构造所反映出来的古环境特点。比如从岩石矿物的粒度、颗粒的形态，地层内砾石排列的方向、波痕、层理、泥裂、雨痕等这些保存在沉积岩内部或表面的特征，都可以对当时环境、气候等的了解有相当大的帮助。
另外还有一些特殊的岩石（如蒸发岩和冰碛岩）与矿物，它们的一些特征，同样能反映当时的气候和环境。
地球原始地壳自从形成以来，从来没有停止过大规模的地质构造形态的运动。地球的地貌可以明显地分为两大部分，即大陆和大洋盆地。大陆是地球表面上的高地，大洋盆地是相对低洼的区域，它为巨量的海水所充填。大陆和大洋盆地共同构成了地球地貌的基本组成部分。地球内部系统活动引起地壳变动、地震和火山活动；地球外部系统活动，最直观的表现就是与大气运动、地表水流等紧密联系的水循环。同时，生物也一刻不停地对地球表层进行着改造。在这些内部或者外部的用下，地球形成了千姿百态的地貌特征。可以肯定地说，现在地球上大洋和陆地的形态就是过去数十亿年来大规模地壳运动的结果。