Vuonna 1669 Niels Stensen (1638-1686), tunnetaan paremmin silloin ja nyt hänen latinisoidulla nimellään Nicolaus Steno, muotoili muutama perussääntö, joka auttoi häntä ymmärtämään Toscanan kallioita ja niihin sisältyviä erilaisia esineitä. Hänen lyhyt valmistelutyönsä, De Solido Intra Solidum Naturaliter Contento - Väitöskirja Prodromus (Alustava raportti kiinteisiin kappaleisiin, jotka ovat luonnollisesti upotettuja muihin kiintoaineisiin) sisälsi useita ehdotuksia, joista on sittemmin tullut perusta geologeille, jotka tutkivat kaikenlaisia kiviä. Näistä kolme tunnetaan Stenon periaatteina ja neljäs havainto kiteissä tunnetaan Stenon laki. Tässä annetut lainaukset ovat Englanninkielinen käännös vuodelta 1916.
"Ajankohtana, jolloin jotain tiettyä kerrosta muodostettiin, kaikki siihen lepäävä aine oli juoksevaa, ja siksi aikaan alemman kerroksen muodostumisen aikana mitään ylemmistä kerroksista ei ollut."
Tänään rajoitamme tämän periaatteen sedimenttikiveihin, jotka ymmärrettiin eri tavalla Stenon aikana. Pohjimmiltaan hän päätteli, että kivet laskettiin pystysuunnassa, samoin kuin sedimentit lasketaan tänään veden alle, uusien päälle vanhoja. Tämä periaate antaa meille mahdollisuuden koota fossiilisen elämän peräkkäin, joka määrittelee
suuri osa geologisesta aika-asteikosta."... kerrostumat, jotka olivat joko kohtisuorassa horisontiin nähden tai taipuneet siihen, olivat kerrallaan yhdensuuntaiset horisontin kanssa."
Steno perusteli, että voimakkaasti kallistuneet kivet eivät alkaneet näin, mutta niihin vaikuttivat myöhemmät tapahtumat - joko tulivuoren aiheuttamien häiriöiden aiheuttama mullistus tai luolien romahtaminen alhaalta. Tänään tiedämme, että jotkut kerrokset alkavat kallistua, mutta silti tämä periaate antaa meille mahdollisuuden helposti tunnistaa epäluonnolliset kallistusasteet ja päätellä, että ne ovat olleet häiriintyneitä muodostumisensa jälkeen. Ja me tiedämme monia muita syitä tektoniikasta tunkeutumiseen, jotka voivat kallistaa ja taittaa kivet.
Tämä periaate on välttämätön tutkittaessa kaikenlaisia kiviä, ei vain sedimenttisiä. Sen avulla pystymme purkamaan monimutkaisia geologisten tapahtumien sekvenssejä, kuten Virhesovellus, taivutus, muodonmuutos ja asennus patoja ja suonet.
Muita periaatteita kutsutaan usein Stenon laeiksi, mutta tämä on yksin kristalografian perusta. Se selittää vain mistä on kyse mineraalikiteet jotka tekevät niistä erotettavissa ja tunnistettavissa, vaikka niiden yleiset muodot voivat poiketa - niiden kasvojen väliset kulmat. Se antoi Stenolle luotettavan, geometrisen tavan erottaa mineraalit toisistaan sekä kalliorakkoista, fossiileista ja muista "kiinteisiin aineisiin upotetut kiinteät aineet".
Steno ei nimittänyt lakiaan ja periaatteitaan sellaisenaan. Hänen omat ajatuksensa siitä, mikä oli tärkeää, olivat melko erilaisia, mutta mielestäni ne ovat edelleen syytä harkita. Hän esitti kolme ehdotusta, joista ensimmäinen oli tämä:
"Jos kiinteä kappale on suljettu molemmille puolille toisella kiinteällä rungolla, niin kahdesta kappaleesta ensin toinen tuli kovaksi, mikä ilmaisee keskinäisessä kontaktissa omalla pinnallaan toisen ominaisuudet pinta."
(Tämä voi olla selkeämpää, jos muutamme "ilmaisee" "vaikutelmiksi" ja vaihdamme "omat" "muiksi".) Vaikka "viralliset" periaatteet koskevat kivikerrokset ja niiden muodot ja suuntaukset, Stenon omat periaatteet koskivat ehdottomasti "kiinteitä aineita kiinteissä aineissa". Mikä kahdesta asiasta tuli ensimmäinen? Yksi, jota toinen ei rajoittanut. Siten hän pystyi vakuuttavasti sanomaan sen fossiili kuoret olivat olemassa ennen niitä sulkevaa kallioa. Ja esimerkiksi voimme nähdä, että ryhmittymän kivet ovat vanhempia kuin niitä ympäröivä matriisi.
"Jos kiinteä aine on joka toisella tavalla kuin toinen kiinteä aine, ei vain pintaolosuhteiden kannalta, mutta myös osien ja hiukkasten sisäisen järjestelyn suhteen se tulee olemaan samanlainen kuin tapa ja paikka tuotanto... "
Tänään voimme sanoa: "Jos se kävelee kuin ankka ja sammuu kuin ankka, se on ankka." Stenon aikana keskittyi pitkään jatkunut argumentti fossiilisen hain hampaat, tunnetaan glossopetrae: olivatko ne kivien sisäpuolella syntyneitä kasvua, kerran elävien asioiden jäänteitä vai vain omituisia asioita, jotka Jumala on asettanut sinne haastamaan meidät? Stenon vastaus oli suoraviivainen.
"Jos kiinteä kappale on tuotettu luonnonlakien mukaisesti, se on valmistettu nesteestä."
Steno puhui täällä hyvin yleisesti, ja hän jatkoi keskustelua eläinten, kasvien ja mineraalien kasvusta hyödyntäen syvää anatomiansa tietämystä. Mutta mineraalien tapauksessa hän voisi väittää, että kiteet kasaantuvat ulkopuolelta pikemminkin kuin kasvaa sisältä. Tämä on syvällinen havainto, johon on meneillään hakemuksia tomaatit ja muodonmuutokset, ei vain Toscanan sedimenttikiviä.