I 1669 formulerede Niels Stensen (1638-1686), bedre kendt da og nu ved hans latiniserede navn Nicolaus Steno, en nogle få grundlæggende regler, der hjalp ham med at forstå Toscana klipper og de forskellige genstande der indeholdt i dem. Hans korte forarbejde, De Solido Intra Solidum Naturaliter Contento - Dissertationis Prodromus (Den foreløbige rapport om faste organer, der naturligt er indlejret i andre faste stoffer), indeholdt flere forslag, der siden er blevet grundlæggende for geologer, der studerer alle slags klipper. Tre af disse er kendt som Stenos principper, og en fjerde observation af krystaller er kendt som Stenos lov. De anførte citater er fra Engelsk oversættelse af 1916.
"På det tidspunkt, hvor der blev dannet et givet lag, var alt det, der hviler på det, flydende, og på det tidspunkt, hvor det nedre lag blev dannet, eksisterede ingen af de øvre lag."
I dag begrænser vi dette princip til sedimentære klipper, som blev forstået forskelligt i Stenos tid. Grundlæggende udledte han, at klipper blev lagt i lodret rækkefølge, ligesom sedimenter er lagt ned i dag, under vand, med nye oven på gamle. Dette princip giver os mulighed for at dele sammen rækkefølgen af fossilt liv, der definerer
meget af den geologiske tidsskala."... lag, der enten var vinkelret på horisonten eller tilbøjelige til det, var på én gang parallelle med horisonten."
Steno begrundede, at stærkt vippede klipper ikke startede på den måde, men blev påvirket af senere begivenheder - enten omvæltning af vulkanske forstyrrelser eller kollaps fra neden ved huler. I dag ved vi, at nogle strata starter vippet, men ikke desto mindre gør dette princip os nemt at registrere unaturlige hældningsgrader og udlede, at de er blevet forstyrret siden deres dannelse. Og vi kender til mange flere årsager, fra tektonik til indtrængen, der kan vippe og folde klipper.
Dette princip er vigtigt for at studere alle slags klipper, ikke kun sedimentære. Med det kan vi fjerne flokerede sekvenser af geologiske begivenheder såsom Fejlagtigt, foldning, deformation og placering af diger og vener.
De andre principper kaldes ofte Stenos love, men denne står alene ved fundamentet af krystallografi. Det forklarer, hvad det handler om mineralkrystaller der gør dem forskellige og identificerbare, selv når deres overordnede former kan variere - vinklerne mellem deres ansigter. Det gav Steno et pålideligt, geometrisk middel til at skelne mineraler fra hinanden såvel som fra klumper, fossiler og andre "faste stoffer indlejret i faste stoffer."
Steno kaldte ikke sin lov og sine principper som sådan. Hans egne ideer om, hvad der var vigtige, var ganske forskellige, men jeg synes, de er stadig værd at overveje. Han fremsatte tre forslag, hvoraf den første var:
"Hvis et solidt legeme er lukket på alle sider af et andet solidt legeme, af de to legemer, der først er blev hård, som i den gensidige kontakt udtrykker på sin egen overflade den andres egenskaber overflade."
(Dette kan være tydeligere, hvis vi ændrer "udtrykker" til "imponerer" og skifter "eget" med "andet.") Mens de "officielle" principper vedrører Stenos egne principper handlede strengt om "faste stoffer inden for faste stoffer." Hvilken af to ting kom først? Den ene, der ikke var begrænset af den anden. Således kunne han med sikkerhed sige det fossil der eksisterede skaller før klippen, der lukkede dem. Og vi kan for eksempel se, at stenene i et konglomerat er ældre end matrixen, der omslutter dem.
"Hvis et fast stof er på enhver anden måde som et andet fast stof, ikke kun med hensyn til overfladebetingelser, men også hvad angår det indre arrangement af dele og partikler, vil det også være som det med hensyn til måde og sted for produktion... "
I dag kan vi måske sige, "Hvis det går som en and og kvæver som en and, er det en and." I Stenos dag centrerede et langvarigt argument rundt fossile hajens tænder, kendt som glossopetrae: var det vækster, der opstod inde i klipper, rester af engang levende ting, eller bare underlige ting, som Gud har sat der for at udfordre os? Stenos svar var ligetil.
"Hvis et solidt legeme er produceret i henhold til naturlovene, er det produceret fra en væske."
Steno talte meget generelt her, og han fortsatte med at diskutere vækst af dyr og planter såvel som mineraler, idet han trængte på sin dybe viden om anatomi. Men i tilfælde af mineraler, kunne han hævde, at krystaller hæver sig udefra i stedet for at vokse indefra. Dette er en dybtgående observation, der har løbende applikationer til stødende og metamorfe klipper, ikke kun de sedimentære klipper i Toscana.