历史地质学/地质柱状图
在这篇文章中，我将解释什么是地质柱状图，它是如何构建的，以及它与地质记录之间的关系。我还将提供一个关于地质柱状图的大致描述，总结其中观察到的主要趋势。
读者应该先阅读关于斯滕诺原理的文章，关于动物群演替原理的文章，以及关于指示化石的文章，然后再继续阅读。
通过使用前几篇文章中解释的原理（叠加原理，动物群演替原理，使用指示化石），可以得出关于化石记录中发现的生物沉积顺序的描述，要注意一个生物是在另一个生物沉积之前沉积的，某个生物群的沉积是在另一个生物群沉积停止之后开始的，等等。
这意味着化石和包含它们的沉积岩可以按其沉积顺序排列。由此产生的表格被称为地质柱状图。
下面，我勾勒出从埃迪卡拉纪开始的主要地质系统。请注意，它是从下往上写的，因此最早沉积的化石位于底部；因此，读者可能会发现，如果从下往上阅读，它会讲述一个更连贯的故事。
它只是一个草图：它记录了主要类群的出现和消失，而不是单个物种；它被划分为被称为系统的大的地层单元，地质学家会将它们进一步划分为系，然后进一步划分为阶，然后再进一步细分为带。因此，我只是给出了地质柱状图的最概括的轮廓；那些需要更细致内容的人必须去其他地方寻找。
我没有将任何日期附加到此处讨论的地质系统，因为我们还没有讨论到绝对年代测定，这样做还为时过早。我们对化石及其动物群演替的研究告诉我们的只是沉积的顺序。（正因为如此，我使用了越来越过时的术语“地质柱状图”，而不是“地质时间表”；直到我们给它附加日期之前，它才是一个时间表。）
我还避免使用诸如"进化"和“灭绝”之类的术语。从生物学的角度来看，很明显，这些是化石记录中模式的根本原因；但就像对动物群演替原理的进化解释一样，这种生物学解释与地质学实践无关。为了进行地层学研究，恐龙在地质柱状图中出现的原因是它们进化自更原始的祖龙，还是从外星飞船上降落到地球，这并不重要，它们在地质柱状图中消失的原因是它们灭绝了，还是都去月球上的城市生活了，这也不重要；重要的是，我们可以找出它们的化石在沉积序列中的位置。
第四纪
以现代人类的存在和传播以及新近纪许多大型动物群的衰落和消失为标志。
新近纪
包含可识别的马、犬类、海狸、鹿和其他现代哺乳动物类群。新近纪还包含许多已灭绝的大型哺乳动物：雕齿兽、地懒、剑齿虎、爪兽等。在非洲发现了第一批人类。
古近纪
以哺乳动物和鸟类的多样化发展为标志。在哺乳动物中，我们看到了第一个可以很容易地识别为现代哺乳动物目的人：灵长类、蝙蝠、鲸鱼等等。同样，许多现代鸟类的代表也可以在新近纪中识别出来，包括鸽子、鹰、猫头鹰、鸭子等等。古近纪中发现的现已灭绝的鸟类类群包括俗称“恐怖鸟”的巨型食肉鸟类。
白垩纪
在这里，我们看到被子植物（开花植物）从侏罗纪-白垩纪边界附近开始的多样化发展；在白垩纪中可以识别出诸如悬铃木、无花果树和木兰属等现代树木类群的代表。这里我们也看到了第一个蜜蜂、蚂蚁、白蚁、蝗虫、鳞翅目昆虫。恐龙达到其最大多样性；一些最著名的恐龙，如三角龙和霸王龙，都是在白垩纪中发现的。沧龙出现在白垩纪末期，只在白垩纪-古近纪边界消失，也看到了最后一种恐龙（不包括鸟类，生物学家将鸟类归类为恐龙）和最后一种翼龙、蛇颈龙、鱼龙、菊石、厚壳蛤以及许多其他类群。
侏罗纪
这个系统以恐龙的多样化发展而著称。它拥有第一个短颈蛇颈龙（上龙）；第一个鸟类；第一个厚壳蛤和箭石。哺乳动物当然存在，但与爬行动物类群相比，它们往往很小，而且无关紧要。第一个胎盘哺乳动物是来自上侏罗纪的。
三叠纪
三叠纪包含第一个鳄鱼、翼龙、恐龙、蜥蜴、青蛙、蛇、蛇颈龙、鱼龙和原始龟。三叠纪晚期是否有哺乳动物取决于人们对哺乳动物的具体分类。三叠纪-侏罗纪边界见证了许多类群的消失，包括最后一种牙形石、大多数大型两栖动物以及除蛇颈龙和鱼龙以外的所有海洋爬行动物。
二叠纪
这个系统以爬行动物多样化发展而著称：第一个兽齿类（似哺乳爬行动物）和第一个鸟臀目（包括鳄鱼和恐龙的类群）。它还拥有第一个变态昆虫，包括第一个甲虫。它拥有第一个可以识别为现代类群的树木：针叶树、银杏和苏铁。许多物种和更大的类群在二叠纪-三叠纪边界之前或不久之前就结束了，包括海百合、三叶虫、广翅目、海扁虫和棘鱼。
石炭纪
这个系统包含第一个有翅昆虫。水生脊椎动物多样化并专门化。石炭纪拥有第一个爬行动物，包括石炭纪晚期的第一个蜥形纲、双孔亚纲和合弓纲爬行动物。有孔虫变得常见。到石炭纪晚期，所有现代真菌类都存在。
泥盆纪
泥盆纪拥有第一个（无翅）昆虫；第一个菊石；第一个辐鳍鱼和肉鳍鱼；第一个水生脊椎动物；第一个森林。陆生真菌变得常见。第一个种子植物出现在泥盆纪晚期。最后一种盾皮鱼是在泥盆纪-石炭纪边界发现的。几乎所有三叶虫类群都在泥盆纪-石炭纪边界消失了，但一类（proetida）一直存活到二叠纪-三叠纪边界。
志留纪
志留纪时期，珊瑚礁广泛分布；有颌鱼类十分常见；出现了第一种淡水鱼；第一种盾皮鱼类（带甲鱼类）；第一种海绵动物；第一种已知水蛭。陆地植物的多样化也可见一斑。
奥陶纪
奥陶纪系统中，我们看到了陆地上最早的原始维管植物；无颌鱼；一些关于早期有颌鱼的零碎证据。笔石十分常见，出现了第一种浮游笔石。双壳类动物变得普遍。出现了第一种珊瑚。菊石类动物多样化，成为海洋顶级掠食者。三叶虫在形态和栖息地上多样化。第一种广翅目动物（“海蝎子”）出现在奥陶纪晚期。三叶虫种类，例如三叶虫目和无眼目，以及许多笔石类动物群，在奥陶纪-志留纪界线处消失。
寒武纪
该系统见证了第一批具有坚硬外壳的动物（壳、盔甲、牙齿等）。遗迹化石揭示了第一批穴居动物的起源。三叶虫十分常见；脊索动物存在，但很原始。古杯动物是寒武纪早期常见的礁石形成生物，然后在寒武纪中期几乎完全消失。牙形石首次出现在寒武纪晚期。许多菊石类和三叶虫类动物群在寒武纪末期消失，但有些种类幸存下来，在奥陶纪再次多样化。
埃迪卡拉纪
该系统包含了第一批复杂的生命形式，包括海绵动物、腔肠动物和两侧对称动物。
我们应该区分地质记录和地质柱状图。地质记录是事物：它是实际的岩石。地质柱状图不是事物，而是一个表格，类似于上面给出的表格。因此，问诸如“我在哪里可以去看看地质柱状图？”或“它有多厚？”的问题，属于将周期表比作一个可以围坐的人群一样的范畴错误。
地质柱状图和地质记录之间的关系如下：当我们观察地质记录中的一系列地层，并使用叠置原理和顶底构造来发现其中化石的沉积顺序时，如果我们发现地层中 A < B，这将对应于地质柱状图中 B 在 A 之上。因此，地质柱状图是记录我们在地质记录中发现和未发现哪些关系的特别简单而简洁的方法。
然而，地质柱状图不是我们在地质记录中发现的图像。这是三个原因。
首先，正如我们所知，地质记录在某些地方是褶皱和断裂的。回想一下，当我们写 A < B 时，我们指的是化石的原始沉积顺序，通过使用叠置原理和顶底构造重建：它并不一定意味着 A 实际上位于 B 之下；而地质柱状图总是被描绘成一个垂直的柱状图，当 A < B 时，A 在 B 之下。
其次，通过使用标准化石地质学家为整个地球创建了一条单一的时间线；但很明显，任何特定地点只会存在当地化石：如果将柱状图完整写出来，它将显示出仅有南美白垩纪恐龙位于仅有北美侏罗纪恐龙之上，但实际上，这些化石不会出现在同一套地层中。
第三个原因是，沉积通常不会在一个地方连续发生：沉积物沉积在低洼地区；它不会沉积在山顶上。更重要的是，一个抬升区域通常会经历侵蚀：不仅不会沉积新的沉积物，而且现有的沉积岩及其化石将被破坏。此外，海洋沉积物将被俯冲破坏，因此海洋地壳的沉积物不会比它所在的海洋更古老，即使是在边缘也是如此——在洋中脊附近，沉积物会年轻得多。
因此，地质柱状图的意义不是说地质记录中的任何地点看起来都像地质柱状图：柱状图仅仅是一种优雅的方式来表示关于动物群演替的事实。
正如本文开头所解释的那样，地质柱状图是使用之前文章中介绍的概念构建的：叠置原理、动物群演替原理以及使用标准化石。
请注意，地质柱状图除了在最弱的意义上不构成科学理论。它确实类似于一个理论，因为它在某种意义上暗示了我们可能观察到的内容，这就是理论的作用；但它本质上是描述性的。也就是说，它并没有真正预测我们将发现的化石序列，而是由我们已经发现的化石序列决定并总结的。由于我们明天可能发现的东西很可能与过去几百年来一直发现的东西相似，因此从这个意义上讲，柱状图是可预测的，但它的预测能力仅限于此。
因此，如果明天我们发现一些三叶虫沉积在二叠纪系统之上，我们只需修改地质柱状图以反映这一点，这不会令人惊讶，不是因为这与地质柱状图本身相矛盾，而是因为在几个世纪的古生物学研究中，还没有人做出这样的发现。
将其与我们对持续发现违反动物群演替原理时的感受进行比较。这将在理论上造成困难，需要我们放弃动物群演替原理（并放弃使用它来构建地质柱状图，这将变得不可能）。但是，发现与地质柱状图相矛盾的东西仅仅在实践上不太可能，而不是在理论上，并且只需要我们修改地质柱状图中的某个细节（即考虑新的发现），而不需要我们重新思考任何基本概念。
因此，地质柱状图之所以可靠，仅仅是因为它不是比最新的知识总结更少，而是不多，因此可以这样看待。我们可以补充说，经过这么多年对化石记录的观察，我们不太可能发现任何奇怪的东西，以至于需要对柱状图进行重大修改。