I 1669 formulerte Niels Stensen (1638-1686), bedre kjent da og nå med sitt latiniserte navn Nicolaus Steno, en noen få grunnleggende regler som hjalp ham med å forstå bergensene i Toscana og de forskjellige gjenstandene som finnes i dem. Hans korte forarbeid, De Solido Intra Solidum Naturaliter Contento - Dissertationis Prodromus (Foreløpig rapport om faste organer naturlig innebygd i andre faste stoffer), inkluderte flere forslag som siden har blitt grunnleggende for geologer som studerer alle slags bergarter. Tre av disse er kjent som Stenos prinsipper, og en fjerde observasjon av krystaller er kjent som Stenos lov. Sitatene som er gitt her er fra Engelsk oversettelse av 1916.
"På det tidspunktet hvor et gitt lag ble dannet, var alt det som hviler på det flytende, og på det tidspunktet da det nedre lag ble dannet, eksisterte ingen av de øvre lagene."
I dag begrenser vi dette prinsippet til sedimentære bergarter, som ble forstått annerledes i Stenos tid. I utgangspunktet utledet han at bergarter ble lagt ned i vertikal rekkefølge akkurat som sedimenter er lagt ned i dag, under vann, med nytt på toppen av det gamle. Dette prinsippet gjør det mulig for oss å slå sammen rekkefølgen av fossilt liv som definerer
mye av den geologiske tidsskalaen."... lag enten vinkelrett på horisonten eller tilbøyelig til den, var samtidig parallelle med horisonten."
Steno hevdet at sterkt vippede bergarter ikke startet på den måten, men ble påvirket av senere hendelser - enten omveltning av vulkanske forstyrrelser eller kollapser nedenfra av huler. I dag vet vi at noen lag begynner å vippe, men likevel gjør dette prinsippet oss i stand til lett å oppdage unaturlige skråningsgrader og utlede at de har blitt forstyrret siden deres dannelse. Og vi kjenner til mange flere årsaker, fra tektonikk til inntrengninger, som kan vippe og brette steiner.
Dette prinsippet er viktig for å studere alle slags bergarter, ikke bare sedimentære. Med den kan vi avvikle intrikate sekvenser av geologiske hendelser som forkastninger, folding, deformasjon og plassering av diker og årer.
De andre prinsippene kalles ofte Stenos lover, men denne står alene på grunnlaget for krystallografi. Det forklarer akkurat hva det handler om mineralkrystaller som gjør dem distinkte og identifiserbare selv når deres generelle former kan variere — vinklene mellom ansiktene. Det ga Steno et pålitelig, geometrisk middel for å skille mineraler fra hverandre så vel som fra bergklynger, fossiler og andre "faste stoffer innebygd i faste stoffer."
Steno kalte ikke loven og prinsippene sine som sådan. Hans egne ideer om hva som var viktig var ganske forskjellige, men jeg synes de fortsatt er vel verdt å vurdere. Han kom med tre forslag, hvorav den første var:
"Hvis en solid kropp er omsluttet på alle sider av en annen solid kropp, av de to kroppene som en først ble hard som i gjensidig kontakt uttrykker på sin egen overflate egenskapene til den andre flate."
(Dette kan være tydeligere hvis vi endrer "uttrykker" til "imponerer" og bytter "eget" med "annet.") Mens de "offisielle" prinsippene gjelder Stenos egne prinsipper strengt tatt om "faste stoffer i faste stoffer." Hvilken av to ting kom først? Den ene som ikke ble begrenset av den andre. Dermed kunne han trygt oppgi det fossil skjell eksisterte før berget som omsluttet dem. Og vi kan for eksempel se at steinene i et konglomerat er eldre enn matrisen som omslutter dem.
"Hvis et fast stoff er på annenhver måte som et annet fast stoff, ikke bare når det gjelder forholdene til overflaten, men også når det gjelder den indre ordningen av deler og partikler, vil den også være som den når det gjelder måten og sted produksjon... "
I dag kan vi si: "Hvis det går som en and og kvakker som en and, er det en and." I Stenos dag sentrerte et langvarig argument fossile hai tenner, kjent som glossopetrae: var det vekster som oppsto inne i steiner, rester av en gang-levende ting, eller bare rare ting som ble satt av Gud for å utfordre oss? Stenos svar var greit.
"Hvis et solid legeme er blitt produsert i henhold til naturlovene, er det blitt produsert fra en væske."
Steno snakket veldig generelt her, og han fortsatte med å diskutere vekst av dyr og planter så vel som mineraler, og trakk på sin dype kunnskap om anatomi. Men når det gjelder mineraler, kunne han hevde at krystaller trekker seg utenfra i stedet for å vokse fra innsiden. Dette er en dyp observasjon som har pågående søknader om stollete og metamorfe bergarter, ikke bare de sedimentære bergartene i Toscana.