地層學是研究岩層和土壤層以確定相對年代的學科。其基本原理很簡單：在未受擾動的地層序列中，下層比上層更古老。考古學家利用這原理來建構遺址的居住序列。如果一種陶器風格出現在比另一種陶器風格更下層的地層中，則前者更古老。這種被稱為疊置定律的推理由尼古拉斯·斯泰諾在17世紀提出。
真正的遺址很少能保持原貌。囓齒動物會挖洞，樹根會穿透地層，洪水會侵蝕地層，後來的坑洞會切入更早的地層。考古學家會記錄每個發現物的確切位置，並繪製剖面圖來展示地層的輪廓。他們也會留意侵入物，即那些已經脫離原有環境的物品。在深層地層中發現的一枚硬幣，在被證實無誤之前，都會被懷疑。與其他遺址進行交叉測年，並結合放射性碳定年等絕對年代測定方法，有助於確認地層的序列。
關鍵原則
- 疊置原理：下層地層較古老。
- 原始水平性：各層最初是平的。
- 交叉剪輯：一個功能會截斷另一個功能，而另一個功能則位於後面。
- 關聯性：同一圖層中的物件大致是同時代的物件。
地層學賦予考古學時間深度。沒有地層學，文物就會脫離語境而漂浮不定。
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