Cet article décrit l'histoire de l'échelle de temps géologique. Les principes ont été établis pour la première fois par Nicolaus Steno à la fin du 17e siècle. Steno soutenait que les couches (ou strates) de roches sont déposées successivement et que chacune représente une "tranche" de temps.
Steno a formulé le principe de la superposition. Ce principe stipule qu'une strate donnée est probablement plus âgée que celles situées au-dessus et plus jeune que celles situées en dessous. Ce principe est simple, mais l'appliquer à de vraies roches est compliqué par leur histoire. Au cours du 18ème siècle, les géologues s'en sont rendu compte :
Les premières tentatives sérieuses de formuler une échelle de temps de la géologie historique qui pourrait être appliquée n'importe où sur la Terre ont eu lieu à la fin du 18e siècle. La plus influente de ces premières tentatives a été menée par Abraham Werner et d'autres. Ils ont divisé les roches de la croûte terrestre en quatre types : Primaire, secondaire, tertiaire et quaternaire. Chaque type de roche, selon la théorie, s'est formé au cours d'une période de l'histoire de la Terre. On pouvait parler d'une "période tertiaire" ainsi que de "roches tertiaires". En effet, les termes "Tertiaire" (aujourd'hui Paléocène-Pliocène) et "Quaternaire" (aujourd'hui Pléistocène-Holocène) sont restés en usage comme noms de périodes géologiques jusqu'au 21e siècle.
Werner a eu l'idée que tous les rochers avaient été précipités par une seule énorme inondation. C'est ce qu'on appelle la théorie neptuniste. Un changement majeur dans la pensée a eu lieu lorsque James Hutton a lu sa théorie de la Terre, ou une étude des lois observables dans la composition, la dissolution et la restauration de la terre sur le globe terrestre, devant la Société royale d'Édimbourg en mars et avril 1785. James Hutton, dans ces lectures, est devenu "le fondateur de la géologie moderne". Hutton a suggéré que l'intérieur de la Terre était chaud, et que cette chaleur était le moteur qui conduisait à la création de nouvelles roches. La terre a été érodée par l'air et l'eau et déposée en couches dans la mer ; la chaleur a ensuite consolidé les sédiments en pierre, et les a soulevés en de nouvelles terres. Cette théorie a été appelée plutoniste, par opposition à la théorie des inondations.
L'identification des strates par les fossiles qu'elles contiennent a été initiée par William Smith, Georges Cuvier et d'autres au début du XIXe siècle. Les géologues ont pu diviser l'histoire de la Terre de manière plus précise. Si deux strates (aussi éloignées soient-elles dans l'espace ou différentes dans leur composition) contenaient les mêmes fossiles, il y avait de bonnes chances qu'elles aient été déposées en même temps. Des études détaillées menées entre 1820 et 1850 sur les strates et les fossiles d'Europe ont permis d'établir la séquence des périodes géologiques encore utilisée aujourd'hui. Cuvier pensait que de nombreuses caractéristiques géologiques de la Terre pouvaient s'expliquer par des événements catastrophiques qui avaient provoqué l'extinction de nombreuses espèces animales. Au cours de sa carrière, Cuvier en est venu à croire qu'il n'y avait pas eu une seule catastrophe, mais plusieurs, entraînant une succession de différentes faunes.
Les géologues britanniques ont été les plus actifs au XIXe siècle. Le "Cambrien" (nom romain du Pays de Galles), l'"Ordovicien" et le "Silurien", nommés d'après les anciennes tribus galloises, étaient des périodes définies par les roches galloises. Le "Dévonien" a été nommé d'après le comté anglais du Devon, et le nom "Carbonifère" était simplement une adaptation de "the Coal Measures", l'ancien terme des géologues britanniques pour le même ensemble de strates. Le "Permien" a été nommé d'après Perm, en Russie, parce qu'il a été défini à partir des strates de cette région par un géologue écossais, Roderick Murchison. Les géologues britanniques étaient également responsables du regroupement des périodes en ères et de la subdivision des périodes tertiaire et quaternaire en époques. En général, les périodes ont été nommées d'après des endroits où les roches étaient faciles à voir.
Les géologues et les paléontologues ont basé la table géologique sur les positions relatives des différentes strates et des fossiles. Ils ont estimé les échelles de temps en se basant sur l'étude des taux de divers processus. Ils ont estimé l'altération, l'érosion, la sédimentation et le temps nécessaire pour transformer les sédiments en roche dure. La découverte de la radioactivité en 1896 et de ses applications géologiques par datation radiométrique s'est produite dans la première moitié du 20e siècle. Elle a permis la datation absolue des roches et la découverte de l'âge de la Terre.
La Commission internationale de stratigraphie s'efforce de définir exactement quand les périodes géologiques commencent et finissent, et où se trouvent les meilleurs exemples. Ils sont appelés Global Boundary Stratotype Sections and Points (GSSP).
