Во второй половине XVII века датский учёный Николай Стено провёл наблюдения смятых в сложные складки слоистых толщ в районе Флоренции. Выражаясь современным языком, Стено наблюдал складчатые толщи, относящиеся к трем разным структурным этажам:
- нижний этаж, сложенный очень интенсивно деформированными толщами;
- средний этаж, в котором толщи были смяты сильно, но существенно слабее, чем в нижнем этаже;
- верхний этаж со слабо проявленной складчатостью.
На основе своих наблюдений Стено пришёл к следующим выводам:
- каждый конкретный слой в каждой толще первоначально откладывался горизонтально;
- при ненарушенном залегании каждый нижележащий слой древнее перекрывающего;
- современное наклонное положение слоёв и все наблюдаемые в них разрывные деформации обусловлены более поздними тектоническими движениями;
- у каждого слоя есть кровля и подошва, и независимо от того, как сейчас залегают слои (нормально, субвертикально или перевёрнуто) кровля остаётся кровлей, а подошва – подошвой.
Идеи Стено не были восприняты его современниками, но получили широкое признание в XVIII веке и были названы законами Стено.
Стено также отметил, что породы нижнего этажа лишены окаменелостей, а среднего и верхнего, наоборот, содержат их в больших количествах. Стено назвал породы нижнего этажа первичными, среднего – вторичными и верхнего – третичными. Последний термин употребляется и в наше время.
Помимо законов Стено, при определении относительных возрастных соотношений различных пород важны ещё два принципа, сформулированные позже:
1) Принцип включений. Если в каком либо слое находится обломок какой-то другой породы, то эта порода древнее слоя. Также и в интрузивных породах и лавовых потоках любое включение (ксенолит) представлено более древней породой.
2) Принцип пересечения. Любое тело изверженных пород, пересекающее толщу слоёв, моложе этих слоёв.
Интересно отметить, что в кристаллографии также есть закон Стено – это закон постоянства углов в кристаллах, открытый этим же учёным.