地层从最古老的地质年代开始，层层叠叠地到达地表。不论在陆地还是水中，地层中的堆积物的性质和组织结构都不尽相同，它代表着不同地质年代的自然地理状态。因此，地层是记录地球发展状况的历史书。地质学家通过地质年代表把它记录下来。这个地质年代表，由国际地质学会于1881年正式通过，以后又经过不断修订补充，一直沿用到现在。据科学家用放射性同位素测定，世界上最古老的地层已有40～45亿年历史。
特殊的地层文字——化石
厚厚的地层好比一本硕大无比的“石头大书”，夹藏在不同地层里的化石就像一种特殊的文字，记录着它生存活动的历史和地层的年龄。化石是划分地质年代的重要依据，也是人类开启地球迷宫的一把“钥匙”。
在有些五光十色的大理石上，镶嵌着许多美丽精致的花纹图案，有的像水中的波浪，有的像树木的年轮。这些花纹图案就是一种原始植物形成的化石，是七八亿年前一种水生藻类的遗体。这种由生物遗体形成的化石叫做遗体化石。它包括动物的骨胳、牙齿、贝壳及植物的茎干、花叶、种子等。
除了生物遗体化石外，还有遗物化石和遗迹化石，如动物的粪便、蛋，古人使用过的工具，以及动物行走时留下的痕迹等。
1963年，在我国新疆地区首次发现了一种叫准噶尔翼龙的大型爬行动物化石，距今已有一亿多年的历史。这种个体巨大的翼龙与恐龙一样，属于已绝迹的古代爬行类动物。不过，翼龙有两支长达2米左右的前肢，展开时能够飞翔。它的眼睛又圆又大，视力非常敏锐，当它展翅在广阔的内海和湖南上飞翔盘旋时，能敏捷地捕食鱼类和其他动物。准噶尔翼龙化石的发现，证明了在一亿多年前，我国新疆的戈壁荒滩地区，原来曾是植物繁茂、碧波荡漾的湖区。
1964年，我国登山队员在8000多米的西藏希夏邦马峰上，发掘到一种巨大的海生动物鱼龙的化石，距今已有2亿多年历史。鱼龙是一种生活在大洋中的巨型动物，体长10多米，凶猛而善游。这一发现，再次有力地证明了在2亿多年前的中生代时，整个喜马拉雅山区都是一片苍茫辽阔的大海。
地球的血液——岩浆
岩浆是地壳深处一种高温、成分复杂的硅酸盐熔融体。这种熔融体的物理性质很特别，它既像坚硬的固体，又像柔软的液体。它如同烧红了的玻璃那样，既可流动弯曲，却又十分坚硬致密。因此，在希腊文中，岩浆的原意是指可以揉搓的“面团”。在这种“面团”里，包含着种类众多的金属、非金属以及其他气体成分等。地球上所有的化学元素，在岩浆里几乎都能找到。
这种高温熔融状态的岩浆，主要集中在离地表几百公里以下的上地幔层内活动。它原是一种活力很强的物质，只是由于受到沉重的上覆岩层的压力，才使它处于一种强烈的压缩状态之中，不能像液体那样自由自在地流动。尽管如此，由于地壳内部压力的差异，岩浆仍像人体内的血液那样，在地球内部上下流动着，只是它的流动速度非常缓慢而已。一旦地壳出现裂缝，岩浆会沿着外压力较弱的裂缝和地层浅薄处猛烈地喷发出来，这就是火山喷发。
溢出地表的岩浆，就像刚刚出炉的钢水，火红而炽热。据测定，岩浆的温度一般在900～1200℃之间，最高可达1300℃。它流经之处便是一片火海。冷却凝固后就形成各种火山熔岩，如玄武岩、安山岩、流纹岩等。另一种形式是猛烈爆发，形成火山碎屑岩。有时岩浆未能冲出地表，就会在地壳的不同深度冷却凝固，形成各种侵入岩，如花岗岩、橄榄岩、闪长岩等。
那些原来熔化并分散在岩浆岩的矿物质，随着岩浆的冷凝而按次序逐步结晶分离，重的沉到底部，轻的浮在上面，较活泼的含矿汁挥发成分还可穿进外围岩石的缝隙中形成矿脉。
不同种类的侵入岩，往往控制着特定的内生矿床。如镍矿、铬矿、铂族元素矿、钒钛磁铁矿等只有超基性岩中才有；钨、锡、钼、铋矿和水晶、金绿宝石等要到花岗岩体及其近旁去找。玛瑙和有些铁矿、金银矿以及好多非金属矿，往往产生在火山岩里。
地球的皱纹——褶皱
人脸上的皱纹是饱经风霜的见证，地球上的褶皱是地球经历亿万年动荡留下的痕迹。大家知道，一块坚硬的钢板，只要施加足够大的外力，也会弯曲甚至断裂。所以，即使由坚硬岩层组成的地壳，在一定条件下，也会发生扭曲褶皱。
坚硬的岩层具有弹性，当它受到地壳运动的强烈挤压、拉张的扭曲时，会把内力慢慢地在岩层里聚集起来，就像我们拉张弹弓一样。年长日久，这个力越聚越大，最后终于超过了岩层本身的强度，使得岩层承受不了而发生变曲甚至断裂。地质学上把这种岩层由于受到水平方向力的挤压而发生波状弯曲但未失去连续性和完整性的现象称为摺皱。
褶皱有多种形式，最基本的是向斜和背斜两种。
向斜褶皱是指岩层“大波纹”中向下弯曲的部分。向斜中间部分的岩层时代较新，两侧愈变愈老。背斜褶皱是指岩层“大波纹”中间上隆起的部分。背斜中间部分的岩层时代较老，两侧愈变愈新。在一般情况下，背斜形成山峰，向斜形成谷地。但有时往往相反。因为褶皱形成后，如果地壳再次经历强烈的动荡，那么这些褶皱会再次受到挤压甚至倒置，或者向斜被抬升、背斜被降低，因此出现了十分复杂的地质情况。凡是向斜成山、背斜成谷现象，称为“地形倒置”，或“负地形”。
世界上有许多著名的山脉都是由地壳褶皱运动形成的。从欧洲的阿尔卑斯山到亚洲的喜马拉雅山一带，是世界上最长的一条东西向褶皱带，其中包括高加索山脉、兴都库什山脉等。
褶皱构造常常与大型油田联系在一起。有时，大的背斜能形成穹窿状构造，就像把地壳“挤”出一座圆形仓库，它的内部成了良好的“储油罐”。世界上许多油田开采者都在抽取这种“油罐”中的石油，我国的大庆油田就是其中之一。
地壳的变迁
整个地球的历史，可以说是地壳运动的演变史。造山运动是地壳运动的主要表现之一。“世界屋脊”喜马拉雅山脉，连同世界第一高峰——珠穆朗玛峰（海拔8848.13米），曾经就是汪洋大海。为什么大海会变成高山？科学家已经为我们找到了比较满意的答案。
1960年5月，中国登山队第一次从北坡登上了珠穆朗玛峰，并在珠峰的沉积层中发现了大批古生物化石，其中有代表海洋环境下生长的菊石类、鱼龙等化石。这些化石是一亿年前的中生代形成的。1975年，中国登山队再次在顶峰附近的岩层中发现了四五亿年前的古生代奥陶纪的海生动物化石，如三叶虫、海百合、腕足类等。这就清楚地证明：喜马拉雅山地区在很早很早以前是一片汪洋。
是什么力量使茫茫古海会变成巍峨高山？科学家提出一种假设，认为地球上的岩石层并不是一个大整块，而是分成好些大块，地质学家称它为“板块”。这些板块就像悬浮在地幔软流层上的“木筏”，是会漂移的。按照这种学说，亚洲大陆是一个大板块，南亚次大陆又是另一个大板块。在离现在大约3000万年以前，由于南面印度洋下面软流层的活动，引起了洋底扩张，使南亚次大陆板块逐渐向北移动，最后与亚洲大陆板块相撞。恰恰在这两大板块之间的喜马拉雅古海受到两面夹击，猛然被挤，就这样被抬升起来，沧海变成了高山。在地质历史上，地壳的这次异常强烈的造山运动，就叫喜马拉雅运动。有趣的是，雄伟挺拔的喜马拉雅山至今仍在缓缓上升呢！
地壳的这种巨大海陆变迁，不仅仅局限于喜马拉雅山一带，在欧洲的阿尔卑斯山地区以及许多其他地方，都可找到这种历史巨变的痕迹。例如，发生在中生代的两次大的地壳运动——印支运动和燕山运动，就对我国大陆和亚洲东部地壳发生巨大影响。在两次地壳运动后，我国四川、云南以东原来被汪洋大海所淹没的地区，全部从海底隆起成为大陆，从此结束了我国南海北陆的局面，使南北陆地连成一片。强烈的燕山运动使我国的昆仑山、天山、祁连山、大兴安岭及太行山等山脉相继崛起；辽阔的华北平原、松辽平原、江汉平原等也相继形成了。
地壳运动除大型造山运动外，还有地震、火山爆发等等，它们都是地壳运动的表现形式。
三次大冰期
大冰期是指在地球历史上发生的全球范围的气温剧烈下降、冰川大面积覆盖大陆，地球处于非常寒冷的时期。
在地球的历史上，曾发生过距今较近的三次大冰期，即震旦纪大冰期、石炭-二叠纪大冰期和第四纪大冰期。
震旦纪大冰期约出现在距今7～9.5亿年以前，当时地球上的许多地方都覆盖着厚厚的冰层，最厚的冰层达几百米甚至上千米。从西伯利亚到我国北方和长江中下游，从西北欧到非洲，从北美到澳大利亚南部，几乎到处都是白茫茫的雪原和林立的冰山。
石炭-二叠纪大冰期约出现在距今2亿多年以前。这次大冰期主要影响南半球的澳大利亚、南美洲和非洲等地。现在的南美和非洲的一些地方，还可看到当年冰川活动留下的痕迹。
第四纪大冰期是距今最近的一次大冰期，约出现在200万年前。这次冰期的情况比较复杂，除了冰期持续时间长外，在大冰期中还出现了温度相对较高的温暖期，称为间冰期。据地质学家研究，在整个第四纪中曾出现过四次寒冷的冰河期和三次温暖的间冰期。在寒冷的冰河期中，即使在赤道非洲的许多高山上，都有规模很大的冰川活动。当时我国的长江流域和西南地区山地也有冰川活动。当冰河期结束后，间冰期开始了，这时整个地球气温回升，冰雪慢慢消融，巨大的冰川逐渐向北撤退，中低纬度的植物重新泛起新绿，树林中的各种动物也开始活跃起来了。
冰川是冰期的产物。冰川有两种形式，一种叫做大陆冰川，另一种叫做山岳冰川。我们现代所能看到的大陆冰川有南极冰川和格陵兰冰川，而我们能看到的山岳冰川却很少。现在，地球中高纬度的高山地区仍发育着第四纪冰川。冰川以它巨大的能量塑造了独特的冰川地貌景观。山岳冰川地貌有角峰、刃脊、冰斗等类型。
大陆在漂移
1912年的一天，德国气象学家魏格纳因病躺在床上。当他把目光移到墙上那张已看过千百遍的世界地图上时，突然产生了一个新奇的想法：为什么地图上南美洲巴西亚马孙河口突出的一块大陆，同非洲喀麦隆海岸凹陷进去的部分，形状竟会如此相似？为什么沿北美洲的东海岸到特立尼达和多巴哥的凹形地带，与欧洲西海岸到非洲西海岸的凸形大陆，竟会如此吻合呢？难道这几块大陆原来曾连在一起，后来才分离开来的吗？
魏格纳被这个奇妙的想法激动得没有睡好觉。他把地图上所有的陆块都进行了比较研究，结果发现它们的海岸线都能较好地吻合在一起。后来，他还进一步从地质构造和古气候、古生物学方面，对大西洋两岸大陆的地层、岩石、构造进行论证，发现它们有许多相似之处。
此外，南美洲、非洲、印度半岛和澳大利亚等地，在古生代和中生代初期，古生物及古气候的分布情况也十分相似，但在中生代以后则又有明显区别。这说明几块大陆曾连在一起，后来才逐渐分开。因此，魏格纳大胆地提出了轰动世界科学的著名学说——大陆漂移假说。他认为：在太古时代，地球上所有的陆地都是连在一起的，后来由于受到自东向西的潮汐摩擦力和从两极向赤道方向的离心力，导致大陆分裂并产生漂移。美洲大陆漂得最快，亚洲、大洋洲大陆漂得最慢，成了今天的陆地块概貌。
这一学说曾在学术界引起了巨大反响，盛极一时。虽则在本世纪30年代以后，由于魏格纳本人逝世和没有更多的事实所证实，这一学说一度被淡忘。但到50年代后，一系列新的科学观测资料为大陆漂移学说提供了证据。例如，古地磁学的研究证明，磁极在地球历史中变化是很大的，如用大陆固定论就无法解释这种变化，而用大陆漂移说来解释就容易多了。新的科学观测资料还证实，大陆现在仍然在移动之中。近几十年来，欧洲和美洲大陆每年以1～5厘米的速度在相互靠拢。法国的科西嘉岛，在最近80年间曾向东移动了8～10米。
海底在扩张
波涛汹涌的大海，已有几十亿年历史了。可是，科学家惊奇发现，海底岩石的年龄却很轻，一般不超过亿年，而陆地上最古老的岩石年龄已有40多亿年历史了。这到底是怎么回事呢？
本世纪60年代，两位英国海洋地质学家瓦因和马修斯提出了“海底扩张”的假说。他们认为，在地壳以下的地幔层，有一个几百公里厚的软流层，这里的物质处于不断的对流运动中，对流速度每年约为一厘米到几厘米。在对流运动中，较重的物质逐渐向地核中心集中，较轻的物质缓慢地向上升。当上升的物质运动到地壳岩层的底部时，因受岩层阻挡而发生分流现象；即高温高压的软流层物质沿岩层底部向四周扩散流动。这种流动的作用力很大，能渐渐地把岩层拉裂开来。在被拉裂的部位，岩浆便沿着裂缝涌出地壳表面，冷却后就形成了岩墙，原有的海底被推向两侧。随着岩浆的不断涌出，岩墙也随之不断增高，新的海底不断向两侧扩大延伸。于是，在大洋底部形成一条条蜿蜒起伏、雄伟壮观的新生海底山脉，地质学上称为“洋中脊”或“海岭”。在太平洋、大西洋和印度洋洋底，都可看到这种海岭。
当海岭和新的海底平原形成后，还是继续活动。事实上，地幔中的软流层起着“传送带”的作用，它把一条条新海岭从地壳岩层中推送出来，同时又把它们慢慢地从大洋海沟中推落下去，重新熔化到地幔中去。据测定，海底扩张的速度是很缓慢的，在太平洋洋底，海岭两侧的地壳处外扩张的速度是每年6厘米左右，在大西洋是每年2厘米左右。大洋底部的地壳面貌大约需要经过两三亿年的变迁，才会发生一次更新式的巨大变化。
板块在运动
坚硬的地壳并不是“铁板一块”，位于地表以下70～100公里厚的岩石层也不像蛋壳那样完整。无论是在大洋底下或大陆底下的岩层，原来都是由一块块大板块构成的。在这些大板块之间不是大洋中脊的裂口，就是几千米深的海沟或者是巨大的断层。
