歷史地質學/侵蝕、沉積和時間
你可能想到的一種很明顯的時間估算方法是觀察侵蝕或沉積特徵，測量侵蝕或沉積發生的程度，測量侵蝕或沉積速率，用前者測量值除以後者測量值，並得到時間長度作為答案。
在這篇文章中，我們將探討使用這些方法作為年代測定方法所涉及的一些問題。
例如，我們可以觀察一個海蝕平臺，看看波浪每年或每十年侵蝕懸崖的距離，看看平臺的範圍，從而瞭解波浪侵蝕平臺的時間長度。
或者，我們可以觀察峽谷的深度，測量它被切割的速率，然後看看以該速率切割它需要多長時間。
當然，這種推理只有在像這些例子中侵蝕過程只切除地形的一部分時才有效。我們需要測量峽谷的深度與剩餘岩石的對比；或者透過測量剩餘平臺的長度來測量波浪造成的侵蝕。如果我們只是觀察一個水平侵蝕面，那麼即使我們知道它被侵蝕的速率，我們也不能僅僅透過觀察侵蝕面來確定最初有多少物質被侵蝕掉了。
例如，我們可以觀察河流入海口沉積的沉積物，計算出它每年輸送的沉積物數量，然後看看河流入海口在該位置的時間長度。
或者，我們可以觀察一座火山，從歷史記錄中瞭解它爆發的頻率，瞭解典型熔岩流的大小，並計算出形成火山錐需要多長時間。
然而，這些方法存在問題。
一個問題是：地質事件的強度各不相同，事件越大，發生頻率就越低。因此，例如，地質學家會談論“十年一遇的風暴”，指強度只在十年中發生一次的風暴；“百年一遇的風暴”，指強度只在一個世紀中發生一次的風暴；等等。類似的情況也可以用來描述火山噴發、河流泛濫、地震和幾乎所有其他事件。
現在，這給我們帶來了一個難題。如果我們觀察侵蝕和沉積的速率，它們現在正在發生，我們可能會忽略最大的事件。原則上，這可能是可能的（例如），海蝕平臺形成的很大一部分甚至大部分侵蝕是由我們從未在該海岸線上觀察到的千年一遇的風暴完成的。類似地，火山錐的很大一部分甚至大部分可能是由該特定火山每十萬年才發生一次的巨大噴發形成的。再說一次，當我們觀察侵蝕或沉積沉積物時，我們還必須考慮氣候的長期變化。例如，一條河流在侵蝕它的河岸並在它的河口沉積沉積物時，在寒冷乾燥的氣候下，與它在炎熱潮溼的氣候下的流量相比，可能只是一條小溪；正如我們將在關於古氣候學的文章中看到的那樣，氣候確實經歷了像這樣的長期變化。
在某些情況下，沉積可能在一段時間內完全停止，形成平行不整合；如果平行不整合足夠短，不會導致動物群演替的顯著不連續，我們可能永遠不會知道它；如果存在足夠多的平行不整合，那麼當我們測量沉積物的厚度並試圖估計它的年齡時，我們可能會錯過相當長的時間段。
（注意，我們一直在討論的問題並不都是朝著同一個方向運作的：有些會導致我們高估持續時間，而有些會導致我們低估持續時間。）
還有一個問題：假設我們想使用這些技術來確定（例如）在科羅拉多大峽谷底部附近的託恩託群中發現的化石的年齡。簡單地說，我們可能會嘗試觀察位於它上面的沉積層，估計石灰岩、砂岩、頁岩等的沉積時間，把所有這些時間加起來，得到一個數字。
問題是，這些岩石在底部和頂部之間包含許多不整合，而頂部本身，科羅拉多高原，也是一個被侵蝕的表面。每個表面都代表著消失了的那部分沉積物，這些沉積物需要一定的時間才能沉積下來，而我們甚至無法估計這個時間，因為我們不知道沉積了多少沉積物；這些沉積物需要一定的時間才能被侵蝕，而我們也無法估計這個時間，原因完全相同。
因此，即使我們設法克服了我們提到的所有其他問題，併為每個岩層的形成時間產生了良好的粗略估計，我們也無法對最底部的岩石及其所含的化石進行年代測定。即使我們克服了所有其他問題，並且得到了完全正確的數字，這最多也只能為我們提供一個最小日期，而這個日期可能會被任意低估。
由於這些原因，19 世紀的地質學家幾乎沒有嘗試對岩石進行年代測定。他們能做的最好的事情就是說地球很古老。有多老？非常古老。一個地質時期（對應於一個系的時間單位）很長。有多長？非常長。他們非常清楚地知道，這涉及數百萬年，而不是數百或數千年；但同時也很清楚，對侵蝕和沉積的考慮，不會允許他們進行絕對年代測定。