歷史地質學/地質柱狀圖
在這篇文章中，我將解釋什麼是地質柱狀圖，它是如何構建的，以及它與地質記錄之間的關係。我還將提供一個關於地質柱狀圖的大致描述，總結其中觀察到的主要趨勢。
讀者應該先閱讀關於斯滕諾原理的文章，關於動物群演替原理的文章，以及關於指示化石的文章，然後再繼續閱讀。
透過使用前幾篇文章中解釋的原理（疊加原理，動物群演替原理，使用指示化石），可以得出關於化石記錄中發現的生物沉積順序的描述，要注意一個生物是在另一個生物沉積之前沉積的，某個生物群的沉積是在另一個生物群沉積停止之後開始的，等等。
這意味著化石和包含它們的沉積岩可以按其沉積順序排列。由此產生的表格被稱為地質柱狀圖。
下面，我勾勒出從埃迪卡拉紀開始的主要地質系統。請注意，它是從下往上寫的，因此最早沉積的化石位於底部；因此，讀者可能會發現，如果從下往上閱讀，它會講述一個更連貫的故事。
它只是一個草圖：它記錄了主要類群的出現和消失，而不是單個物種；它被劃分為被稱為系統的大的地層單元，地質學家會將它們進一步劃分為系，然後進一步劃分為階，然後再進一步細分為帶。因此，我只是給出了地質柱狀圖的最概括的輪廓；那些需要更細緻內容的人必須去其他地方尋找。
我沒有將任何日期附加到此處討論的地質系統，因為我們還沒有討論到絕對年代測定，這樣做還為時過早。我們對化石及其動物群演替的研究告訴我們的只是沉積的順序。（正因為如此，我使用了越來越過時的術語“地質柱狀圖”，而不是“地質時間表”；直到我們給它附加日期之前，它才是一個時間表。）
我還避免使用諸如"進化"和“滅絕”之類的術語。從生物學的角度來看，很明顯，這些是化石記錄中模式的根本原因；但就像對動物群演替原理的進化解釋一樣，這種生物學解釋與地質學實踐無關。為了進行地層學研究，恐龍在地質柱狀圖中出現的原因是它們進化自更原始的祖龍，還是從外星飛船上降落到地球，這並不重要，它們在地質柱狀圖中消失的原因是它們滅絕了，還是都去月球上的城市生活了，這也不重要；重要的是，我們可以找出它們的化石在沉積序列中的位置。
第四紀
以現代人類的存在和傳播以及新近紀許多大型動物群的衰落和消失為標誌。
新近紀
包含可識別的馬、犬類、海狸、鹿和其他現代哺乳動物類群。新近紀還包含許多已滅絕的大型哺乳動物：雕齒獸、地懶、劍齒虎、爪獸等。在非洲發現了第一批人類。
古近紀
以哺乳動物和鳥類的多樣化發展為標誌。在哺乳動物中，我們看到了第一個可以很容易地識別為現代哺乳動物目的人：靈長類、蝙蝠、鯨魚等等。同樣，許多現代鳥類的代表也可以在新近紀中識別出來，包括鴿子、鷹、貓頭鷹、鴨子等等。古近紀中發現的現已滅絕的鳥類類群包括俗稱“恐怖鳥”的巨型食肉鳥類。
白堊紀
在這裡，我們看到被子植物（開花植物）從侏羅紀-白堊紀邊界附近開始的多樣化發展；在白堊紀中可以識別出諸如懸鈴木、無花果樹和木蘭屬等現代樹木類群的代表。這裡我們也看到了第一個蜜蜂、螞蟻、白蟻、蝗蟲、鱗翅目昆蟲。恐龍達到其最大多樣性；一些最著名的恐龍，如三角龍和霸王龍，都是在白堊紀中發現的。滄龍出現在白堊紀末期，只在白堊紀-古近紀邊界消失，也看到了最後一種恐龍（不包括鳥類，生物學家將鳥類歸類為恐龍）和最後一種翼龍、蛇頸龍、魚龍、菊石、厚殼蛤以及許多其他類群。
侏羅紀
這個系統以恐龍的多樣化發展而著稱。它擁有第一個短頸蛇頸龍（上龍）；第一個鳥類；第一個厚殼蛤和箭石。哺乳動物當然存在，但與爬行動物類群相比，它們往往很小，而且無關緊要。第一個胎盤哺乳動物是來自上侏羅紀的。
三疊紀
三疊紀包含第一個鱷魚、翼龍、恐龍、蜥蜴、青蛙、蛇、蛇頸龍、魚龍和原始龜。三疊紀晚期是否有哺乳動物取決於人們對哺乳動物的具體分類。三疊紀-侏羅紀邊界見證了許多類群的消失，包括最後一種牙形石、大多數大型兩棲動物以及除蛇頸龍和魚龍以外的所有海洋爬行動物。
二疊紀
這個系統以爬行動物多樣化發展而著稱：第一個獸齒類（似哺乳爬行動物）和第一個鳥臀目（包括鱷魚和恐龍的類群）。它還擁有第一個變態昆蟲，包括第一個甲蟲。它擁有第一個可以識別為現代類群的樹木：針葉樹、銀杏和蘇鐵。許多物種和更大的類群在二疊紀-三疊紀邊界之前或不久之前就結束了，包括海百合、三葉蟲、廣翅目、海扁蟲和棘魚。
石炭紀
這個系統包含第一個有翅昆蟲。水生脊椎動物多樣化並專門化。石炭紀擁有第一個爬行動物，包括石炭紀晚期的第一個蜥形綱、雙孔亞綱和合弓綱爬行動物。有孔蟲變得常見。到石炭紀晚期，所有現代真菌類都存在。
泥盆紀
泥盆紀擁有第一個（無翅）昆蟲；第一個菊石；第一個輻鰭魚和肉鰭魚；第一個水生脊椎動物；第一個森林。陸生真菌變得常見。第一個種子植物出現在泥盆紀晚期。最後一種盾皮魚是在泥盆紀-石炭紀邊界發現的。幾乎所有三葉蟲類群都在泥盆紀-石炭紀邊界消失了，但一類（proetida）一直存活到二疊紀-三疊紀邊界。
志留紀
志留紀時期，珊瑚礁廣泛分佈；有頜魚類十分常見；出現了第一種淡水魚；第一種盾皮魚類（帶甲魚類）；第一種海綿動物；第一種已知水蛭。陸地植物的多樣化也可見一斑。
奧陶紀
奧陶紀系統中，我們看到了陸地上最早的原始維管植物；無頜魚；一些關於早期有頜魚的零碎證據。筆石十分常見，出現了第一種浮游筆石。雙殼類動物變得普遍。出現了第一種珊瑚。菊石類動物多樣化，成為海洋頂級掠食者。三葉蟲在形態和棲息地上多樣化。第一種廣翅目動物（“海蠍子”）出現在奧陶紀晚期。三葉蟲種類，例如三葉蟲目和無眼目，以及許多筆石類動物群，在奧陶紀-志留紀界線處消失。
寒武紀
該系統見證了第一批具有堅硬外殼的動物（殼、盔甲、牙齒等）。遺蹟化石揭示了第一批穴居動物的起源。三葉蟲十分常見；脊索動物存在，但很原始。古杯動物是寒武紀早期常見的礁石形成生物，然後在寒武紀中期幾乎完全消失。牙形石首次出現在寒武紀晚期。許多菊石類和三葉蟲類動物群在寒武紀末期消失，但有些種類倖存下來，在奧陶紀再次多樣化。
埃迪卡拉紀
該系統包含了第一批覆雜的生命形式，包括海綿動物、腔腸動物和兩側對稱動物。
我們應該區分地質記錄和地質柱狀圖。地質記錄是事物：它是實際的岩石。地質柱狀圖不是事物，而是一個表格，類似於上面給出的表格。因此，問諸如“我在哪裡可以去看看地質柱狀圖？”或“它有多厚？”的問題，屬於將週期表比作一個可以圍坐的人群一樣的範疇錯誤。
地質柱狀圖和地質記錄之間的關係如下：當我們觀察地質記錄中的一系列地層，並使用疊置原理和頂底構造來發現其中化石的沉積順序時，如果我們發現地層中 A < B，這將對應於地質柱狀圖中 B 在 A 之上。因此，地質柱狀圖是記錄我們在地質記錄中發現和未發現哪些關係的特別簡單而簡潔的方法。
然而，地質柱狀圖不是我們在地質記錄中發現的影像。這是三個原因。
首先，正如我們所知，地質記錄在某些地方是褶皺和斷裂的。回想一下，當我們寫 A < B 時，我們指的是化石的原始沉積順序，透過使用疊置原理和頂底構造重建：它並不一定意味著 A 實際上位於 B 之下；而地質柱狀圖總是被描繪成一個垂直的柱狀圖，當 A < B 時，A 在 B 之下。
其次，透過使用標準化石地質學家為整個地球建立了一條單一的時間線；但很明顯，任何特定地點只會存在當地化石：如果將柱狀圖完整寫出來，它將顯示出僅有南美白堊紀恐龍位於僅有北美侏羅紀恐龍之上，但實際上，這些化石不會出現在同一套地層中。
第三個原因是，沉積通常不會在一個地方連續發生：沉積物沉積在低窪地區；它不會沉積在山頂上。更重要的是，一個抬升區域通常會經歷侵蝕：不僅不會沉積新的沉積物，而且現有的沉積岩及其化石將被破壞。此外，海洋沉積物將被俯衝破壞，因此海洋地殼的沉積物不會比它所在的海洋更古老，即使是在邊緣也是如此——在洋中脊附近，沉積物會年輕得多。
因此，地質柱狀圖的意義不是說地質記錄中的任何地點看起來都像地質柱狀圖：柱狀圖僅僅是一種優雅的方式來表示關於動物群演替的事實。
正如本文開頭所解釋的那樣，地質柱狀圖是使用之前文章中介紹的概念構建的：疊置原理、動物群演替原理以及使用標準化石。
請注意，地質柱狀圖除了在最弱的意義上不構成科學理論。它確實類似於一個理論，因為它在某種意義上暗示了我們可能觀察到的內容，這就是理論的作用；但它本質上是描述性的。也就是說，它並沒有真正預測我們將發現的化石序列，而是由我們已經發現的化石序列決定並總結的。由於我們明天可能發現的東西很可能與過去幾百年來一直髮現的東西相似，因此從這個意義上講，柱狀圖是可預測的，但它的預測能力僅限於此。
因此，如果明天我們發現一些三葉蟲沉積在二疊紀系統之上，我們只需修改地質柱狀圖以反映這一點，這不會令人驚訝，不是因為這與地質柱狀圖本身相矛盾，而是因為在幾個世紀的古生物學研究中，還沒有人做出這樣的發現。
將其與我們對持續發現違反動物群演替原理時的感受進行比較。這將在理論上造成困難，需要我們放棄動物群演替原理（並放棄使用它來構建地質柱狀圖，這將變得不可能）。但是，發現與地質柱狀圖相矛盾的東西僅僅在實踐上不太可能，而不是在理論上，並且只需要我們修改地質柱狀圖中的某個細節（即考慮新的發現），而不需要我們重新思考任何基本概念。
因此，地質柱狀圖之所以可靠，僅僅是因為它不是比最新的知識總結更少，而是不多，因此可以這樣看待。我們可以補充說，經過這麼多年對化石記錄的觀察，我們不太可能發現任何奇怪的東西，以至於需要對柱狀圖進行重大修改。