Địa tầng học là ngành nghiên cứu các lớp đá và đất để xác định niên đại tương đối. Nguyên tắc cơ bản rất đơn giản: trong một chuỗi địa tầng không bị xáo trộn, các lớp phía dưới cổ hơn các lớp phía trên. Các nhà khảo cổ học sử dụng điều này để xây dựng trình tự cư trú tại một địa điểm. Nếu một kiểu gốm xuất hiện ở lớp phía dưới so với một kiểu khác, thì kiểu đầu tiên cổ hơn. Lập luận đó, được gọi là định luật chồng lớp, đã được Nicolas Steno trình bày vào thế kỷ 17.

Các địa điểm khảo cổ thực tế hiếm khi còn nguyên vẹn. Chuột đào hang. Rễ cây mọc xuyên qua. Lũ lụt gây xói mòn. Các hố đào sau này cắt vào các lớp đất cũ hơn. Các nhà khảo cổ ghi lại vị trí chính xác của mọi hiện vật và vẽ sơ đồ mặt cắt thể hiện các lớp đất theo mặt cắt ngang. Họ cũng chú ý đến các vật thể xâm nhập, những vật thể đã di chuyển khỏi bối cảnh ban đầu của chúng. Một đồng xu được tìm thấy trong lớp đất sâu sẽ bị nghi ngờ cho đến khi được chứng minh ngược lại. Việc đối chiếu niên đại với các địa điểm khác và các phương pháp tuyệt đối như định tuổi bằng đồng vị carbon phóng xạ giúp xác nhận trình tự các lớp đất.

Nguyên tắc chính

• Nguyên lý chồng lớp: các lớp bên dưới có niên đại lâu hơn.
• Tính chất nằm ngang ban đầu: các lớp ban đầu nằm ngang.
• Cắt ngang: một đặc điểm cắt ngang một đặc điểm khác sẽ xuất hiện sau đó.
• Mối liên hệ: các đối tượng trong cùng một lớp có niên đại xấp xỉ nhau.

Phân tầng địa chất mang lại chiều sâu thời gian cho khảo cổ học. Nếu không có nó, các hiện vật sẽ trôi nổi mà không có bối cảnh nghiên cứu.