Em 1669, Niels Stensen (1638-1686), mais conhecido então e agora por seu nome latino, Nicolaus Steno, formulou uma algumas regras básicas que o ajudaram a entender as rochas da Toscana e os vários objetos contidos nelas. Seu breve trabalho preliminar, De Solido Intra Solidum Naturaliter Contento - Dissertationis Prodromus (Relatório provisório sobre corpos sólidos naturalmente embutidos em outros sólidos), incluiu várias proposições que se tornaram fundamentais para os geólogos estudarem todos os tipos de rochas. Três deles são conhecidos como princípios de Steno, e uma quarta observação, sobre cristais, é conhecida como Lei de Steno. As citações fornecidas aqui são do Tradução para o inglês de 1916.
"No momento em que qualquer estrato estava sendo formado, toda a matéria que estava sobre ele era fluida e, portanto, no momento em que o estrato inferior estava sendo formado, nenhum dos estratos superiores existia".
Hoje, restringimos esse princípio às rochas sedimentares, que foram entendidas de maneira diferente no tempo de Steno. Basicamente, ele deduziu que as rochas eram depositadas na ordem vertical, assim como os sedimentos são depositados hoje, debaixo d'água, com novas em cima das antigas. Esse princípio nos permite reunir a sucessão de vida fóssil que define
grande parte da escala de tempo geológico."... estratos perpendiculares ao horizonte ou inclinados a ele, eram ao mesmo tempo paralelos ao horizonte."
Steno argumentou que rochas fortemente inclinadas não começaram dessa maneira, mas foram afetadas por eventos posteriores - agitação por distúrbios vulcânicos ou colapso por baixo por desmoronamentos. Hoje sabemos que alguns estratos começam inclinados, mas, mesmo assim, esse princípio nos permite detectar facilmente graus de inclinação não naturais e inferir que eles foram perturbados desde a sua formação. E sabemos de muitas outras causas, de tectônicas a intrusões, que podem inclinar e dobrar rochas.
Este princípio é essencial no estudo de todos os tipos de rochas, não apenas sedimentares. Com ele, podemos desembaraçar intrincadas seqüências de eventos geológicos como falhando, dobragem, deformação e colocação de diques e veias.
Os outros princípios são freqüentemente chamados de Leis de Steno, mas este permanece sozinho na base da cristalografia. Explica exatamente do que se trata cristais minerais que os tornam distintos e identificáveis, mesmo quando suas formas gerais podem diferir - os ângulos entre seus rostos. Deu a Steno um meio geométrico confiável e de distinguir minerais entre si, bem como de rochas, fósseis e outros "sólidos embutidos em sólidos".
Steno não chamou sua lei e seus princípios como tais. Suas próprias idéias sobre o que era importante eram bem diferentes, mas acho que ainda valem a pena considerar. Ele apresentou três proposições, a primeira sendo esta:
"Se um corpo sólido é fechado por todos os lados por outro corpo sólido, dos dois corpos que um primeiro tornou-se difícil o que, no contato mútuo, expressa em sua própria superfície as propriedades dos outros superfície."
(Isso pode ficar mais claro se mudarmos "expressa" para "impressionar" e trocarmos "próprio" por "outro".) Enquanto os Princípios "oficiais" pertencem a camadas de rocha e suas formas e orientações, os princípios de Steno eram estritamente sobre "sólidos dentro de sólidos". Qual das duas coisas veio primeiro? O que não foi restringido pelo outro. Assim, ele poderia afirmar com confiança que fóssil conchas existiam antes da rocha que as cercava. E nós, por exemplo, podemos ver que as pedras em um conglomerado são mais antigas que a matriz que as envolve.
"Se uma substância sólida for de qualquer outra forma semelhante a outra substância sólida, não apenas no que diz respeito às condições da superfície, mas também no que diz respeito ao arranjo interno de partes e partículas, será também no que diz respeito à maneira e ao local de Produção... "
Hoje podemos dizer: "Se anda como um pato e grasna como um pato, é um pato". Nos dias de Steno, uma longa discussão centrada em torno de dentes de tubarão fóssil, conhecido como glossopetrae: foram crescimentos que surgiram dentro de rochas, restos de seres vivos, ou apenas coisas estranhas colocadas por Deus para nos desafiar? A resposta de Steno foi direta.
"Se um corpo sólido foi produzido de acordo com as leis da natureza, foi produzido a partir de um fluido".
Steno estava falando muito geralmente aqui, e continuou discutindo o crescimento de animais, plantas e minerais, baseando-se em seu profundo conhecimento de anatomia. Mas, no caso dos minerais, ele poderia afirmar que os cristais se acumulam do lado de fora, em vez de crescer do lado de dentro. Esta é uma observação profunda que tem aplicações em andamento para rochas ígneas e metamórficas, não apenas as rochas sedimentares da Toscana.