La stratigrafia studia nel dettaglio le rocce, approfondendone le relazioni nello spazio e nel tempo, l’origine, la storia, la composizione, il contenuto paleontologico ed i rapporti con l’evoluzione del clima, della biosfera, dell’idrosfera e dell’atmosfera.
Il campo classico della stratigrafia è rappresentato dallo studio delle formazioni sedimentarie, originatesi grazie
all’accumulo di materiali di varia natura e di diversa origine che si sono deposti successivamente gli uni sugli altri. Un importante fenomeno che sta alla base della formazione delle rocce sedimentarie è la diagenesi, un processo che comprime, cementa e talvolta cristallizza i sedimenti, trasformandoli in rocce coerenti; per esempio una sabbia incoerente per cementazione diventa arenaria.
La stratigrafia studia le sequenze di strati che formano la crosta terrestre allo scopo di disporre in una successione temporale i momenti della loro formazione (cronologia relativa). I fossili presenti nelle rocce sedimentarie costituiscono uno strumento fondamentale a tale scopo; rocce
di età differenti contengono infatti fossili tra loro diversi e quindi ciascun periodo di tempo geologico è caratterizzato da una determinata associazione di fossili (fossili guida), assenti sia nel periodo precedente che in quello successivo.
La cronologia assoluta di una formazione, in milioni di anni, è invece calcolata con metodi radiometrici, misurando la radioattività di alcuni elementi contenuti nelle rocce.
La storia geologica della terra viene suddivisa secondo un ordine cronologico in cinque ere:Archeozoica, Paleozoica (o Primaria), Mesozoica (o Secondaria), Cenozoica (o Terziaria), Neozoica (o Quaternaria); a loro volta le ere sono divise in periodi, durante i quali sono vissuti particolari gruppi di organismi.
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