历史地质学/侵蚀、沉积和时间
你可能想到的一种很明显的时间估算方法是观察侵蚀或沉积特征，测量侵蚀或沉积发生的程度，测量侵蚀或沉积速率，用前者测量值除以后者测量值，并得到时间长度作为答案。
在这篇文章中，我们将探讨使用这些方法作为年代测定方法所涉及的一些问题。
例如，我们可以观察一个海蚀平台，看看波浪每年或每十年侵蚀悬崖的距离，看看平台的范围，从而了解波浪侵蚀平台的时间长度。
或者，我们可以观察峡谷的深度，测量它被切割的速率，然后看看以该速率切割它需要多长时间。
当然，这种推理只有在像这些例子中侵蚀过程只切除地形的一部分时才有效。我们需要测量峡谷的深度与剩余岩石的对比；或者通过测量剩余平台的长度来测量波浪造成的侵蚀。如果我们只是观察一个水平侵蚀面，那么即使我们知道它被侵蚀的速率，我们也不能仅仅通过观察侵蚀面来确定最初有多少物质被侵蚀掉了。
例如，我们可以观察河流入海口沉积的沉积物，计算出它每年输送的沉积物数量，然后看看河流入海口在该位置的时间长度。
或者，我们可以观察一座火山，从历史记录中了解它爆发的频率，了解典型熔岩流的大小，并计算出形成火山锥需要多长时间。
然而，这些方法存在问题。
一个问题是：地质事件的强度各不相同，事件越大，发生频率就越低。因此，例如，地质学家会谈论“十年一遇的风暴”，指强度只在十年中发生一次的风暴；“百年一遇的风暴”，指强度只在一个世纪中发生一次的风暴；等等。类似的情况也可以用来描述火山喷发、河流泛滥、地震和几乎所有其他事件。
现在，这给我们带来了一个难题。如果我们观察侵蚀和沉积的速率，它们现在正在发生，我们可能会忽略最大的事件。原则上，这可能是可能的（例如），海蚀平台形成的很大一部分甚至大部分侵蚀是由我们从未在该海岸线上观察到的千年一遇的风暴完成的。类似地，火山锥的很大一部分甚至大部分可能是由该特定火山每十万年才发生一次的巨大喷发形成的。再说一次，当我们观察侵蚀或沉积沉积物时，我们还必须考虑气候的长期变化。例如，一条河流在侵蚀它的河岸并在它的河口沉积沉积物时，在寒冷干燥的气候下，与它在炎热潮湿的气候下的流量相比，可能只是一条小溪；正如我们将在关于古气候学的文章中看到的那样，气候确实经历了像这样的长期变化。
在某些情况下，沉积可能在一段时间内完全停止，形成平行不整合；如果平行不整合足够短，不会导致动物群演替的显著不连续，我们可能永远不会知道它；如果存在足够多的平行不整合，那么当我们测量沉积物的厚度并试图估计它的年龄时，我们可能会错过相当长的时间段。
（注意，我们一直在讨论的问题并不都是朝着同一个方向运作的：有些会导致我们高估持续时间，而有些会导致我们低估持续时间。）
还有一个问题：假设我们想使用这些技术来确定（例如）在科罗拉多大峡谷底部附近的托恩托群中发现的化石的年龄。简单地说，我们可能会尝试观察位于它上面的沉积层，估计石灰岩、砂岩、页岩等的沉积时间，把所有这些时间加起来，得到一个数字。
问题是，这些岩石在底部和顶部之间包含许多不整合，而顶部本身，科罗拉多高原，也是一个被侵蚀的表面。每个表面都代表着消失了的那部分沉积物，这些沉积物需要一定的时间才能沉积下来，而我们甚至无法估计这个时间，因为我们不知道沉积了多少沉积物；这些沉积物需要一定的时间才能被侵蚀，而我们也无法估计这个时间，原因完全相同。
因此，即使我们设法克服了我们提到的所有其他问题，并为每个岩层的形成时间产生了良好的粗略估计，我们也无法对最底部的岩石及其所含的化石进行年代测定。即使我们克服了所有其他问题，并且得到了完全正确的数字，这最多也只能为我们提供一个最小日期，而这个日期可能会被任意低估。
由于这些原因，19 世纪的地质学家几乎没有尝试对岩石进行年代测定。他们能做的最好的事情就是说地球很古老。有多老？非常古老。一个地质时期（对应于一个系的时间单位）很长。有多长？非常长。他们非常清楚地知道，这涉及数百万年，而不是数百或数千年；但同时也很清楚，对侵蚀和沉积的考虑，不会允许他们进行绝对年代测定。