化石
化石是指由於自然作用保存在地層中的地史時期的各類生物的遺體、遺跡、遺物等。現代生物的生長、繁殖與環境和氣候條件關係密切，古代生物也是同樣。因此，化石就成為沉積岩層中指示當時環境特征的可靠依據了。
珊瑚礁化石
比如，在石灰岩地層中發現珊瑚化石，就知道當時這裏是海域環境；如果珊瑚、藻類叢生，還有軟體動物、腕足動物及其他底棲生物化石，就可以斷定這是古代海洋中的生物礁環境，並推測當時當地是處於熱帶或亞熱帶的淺水海洋環境中。如果發現大量樹木化石，則可以認為當時這裏是森林；如果植物化石中棕櫚、樟樹等較為集中，說明當時是熱帶、亞熱帶地區；如果有大量的冷杉、雲杉等則說明當時這裏是北溫帶或寒帶區域。
如此類推，從地層中發現不同種類、特征的化石就可以大致推斷當時當地的地理、氣候和環境等。除此以外，從不同時期的岩石中所存在的化石種類，還顯示出生物的演化是遵循著從低級到高級、從原始到複雜的規律，而且其進化過程又顯示出階段性。
岩層中的印記
我們在觀察岩石和其中保存的化石時，會發現岩石的顏色、厚薄、礦物成分、顆粒粗細、滾圓度和層麵上的某些特殊標誌等，都跟化石的有無、某類化石的集中、某類化石的稀少，乃至化石的埋藏形態等均有密切關係。同時，岩石的顏色、結構、構造特點本身也常常可以反映出當時的氣候和環境。
頁岩
岩石是由礦物組成的，而礦物是由各種化學元素構成的，因此岩石的顏色本應由礦物和元素化合以後反映出來的顏色決定的。但情況往往不是這樣，比如砂岩的主要成分是石英，而石英本身是無色透明的，但多數石英的成分不純，所以呈淺灰色的也很多。如果是純淨的砂岩，也應具有相同的顏色。但事實上，不少砂岩發黃、發紅，甚至呈紫色，有些則是灰綠色。這是什麼原因造成的呢？原來砂岩內含有相當多的鐵質，鐵在潮濕而暖熱的氣候環境中容易發生氧化，出現紅色的鐵鏽；如果鐵質含量較少，氧化又不充分，就顯示出黃色或黃紅色；如果鐵質含量高，氧化又充分，那麼整片的砂岩都會變紅了。
這樣的話，我們看到紅色的砂岩、頁岩或者其他岩層，就有理由推測形成這些岩石時的氣候環境應屬濕熱了；如岩層呈黃色，也許是屬於幹燥的氣候環境；如果岩層中夾著高鋁質的“硬盤”，則說明當時炎熱多雨。
同時，還應該注意沉積岩的結構和構造所反映出來的古環境特點。比如從岩石礦物的粒度、顆粒的形態，地層內礫石排列的方向、波痕、層理、泥裂、雨痕等這些保存在沉積岩內部或表麵的特征，都可以對當時環境、氣候等的了解有相當大的幫助。
另外還有一些特殊的岩石（如蒸發岩和冰磧岩）與礦物，它們的一些特征，同樣能反映當時的氣候和環境。
地球原始地殼自從形成以來，從來沒有停止過大規模的地質構造形態的運動。地球的地貌可以明顯地分為兩大部分，即大陸和大洋盆地。大陸是地球表麵上的高地，大洋盆地是相對低窪的區域，它為巨量的海水所充填。大陸和大洋盆地共同構成了地球地貌的基本組成部分。地球內部係統活動引起地殼變動、地震和火山活動；地球外部係統活動，最直觀的表現就是與大氣運動、地表水流等緊密聯係的水循環。同時，生物也一刻不停地對地球表層進行著改造。在這些內部或者外部的用下，地球形成了千姿百態的地貌特征。可以肯定地說，現在地球上大洋和陸地的形態就是過去數十億年來大規模地殼運動的結果。