Apabila kita telusuri fosil-fosil yang terkandung dalam lapisan batuan, mulai dari lapisan yang termuda hingga ke lapisan yang tertua, maka kita akan sampai pada suatu lapisan dimana salah satu spesies fosil tidak ditemukan lagi. Hal ini menandakan bahwa spesies fosil tersebut belum muncul (lahir) atau spesies fosil tersebut merupakan hasil evolusi dari spesies yang lebih tua atau yang ada pada saat itu. Dengan kata lain dapat disimpulkan bahwa kemunculan suatu spesies merupakan hasil evolusi dari spesies sebelumnya dan hal ini dapat kita ketahui melalui pengamatan fosil-fosil yang terekam di dalam lapisan-lapisan batuan sepanjang sejarah bumi. Apabila penelusuran kita lanjutkan hingga ke lapisan batuan yang paling tua, maka kita akan sampai pada suatu keadaan dimana tidak satupun fosil ditemukan, apakah itu fosil yang berasal dari reptil, burung, mamalia, vertebrata berkaki empat, tumbuhan darat, ikan, cangkang, dan atau binatang lainnya. Berdasarkan hal tersebut, maka ketiga prinsip utama diatas dapat kita sintesakan menjadi satu prinsip yang berlaku secara umum yang disebut sebagai Hukum Suksesi Fosil (Law Faunal Succession).
Prinsip suksesi fauna yang juga dikenal dengan hukum suksesi fauna didasarkan atas hasil pengamatan pada perlapisan batuan sedimen yang mengandung fosil dan fosil-fosil tersebut masing masing satu dan lainnya secara vertikal memunjukan urutan yang khas/spesifik yang dapat ditelusuri secara luas. Hal ini memungkinkan perlapisan dapat diidentifikasi dan ditentukan umurnya oleh fosil yang ada dalam batuan. Dengan menerapkan hukum superposisi, fosil yang terdapat dalam batuandapat untuk menentukan urutan waktu saat batuan tersebut diendapkan. Dengan teori evolusi maka urut-urutan fosil yang terawetkan dalam batuan dapat dipahami.
Pada abad ke 18 dan 19, seorang ahli geologi berkebangsaan Inggris William Smith dan ahli paleontologi Georges Cuvier dan Alexandre Brongniart dari Perancis, menemukan batuan-batuan yang berumur sama serta mengandung fosil yang sama pula, walaupun batuan-batuan tersebut letaknya terpisah cukup jauh. Mereka kemudian menerbitkan peta geologi berskala regional dari daerah yang batuannya mengandung fosil yang sama. Melalui pengamatan yang teliti pada batuan serta fosil yang dikandungnya, mereka juga mampu mengenali batuan-batuan yang umurnya sama pada lokasi yang berlawanan di selat Inggris. William Smith juga mampu menerapkan pengetahuannya tentang fosil dalam setiap pekerjaan secara praktis di lapangan. Sebagai seorang teknisi, William Smith adalah orang yang berhasil membangun sebuah kanal di Inggris yang kondisi medannya tertutup oleh vegetasi yang cukup lebat serta singkapan batuan yang sangat sedikit. Untuk itu ia harus mengetahui batuan batuan apa saja yang ada di dalam dan diatas bukit, karena melalui bukit inilah kanal akan dibangun. William Smith dapat mengetahui berbagai jenis batuan yang akan dijumpai dibawah permukaan dengan cara mengkaji fosil-fosil yang diperoleh dari batuan-batuan yang tersingkap di lereng lereng bukit dengan cara menggali lubang kecil untuk mengambil fosil. Seperti halnya dengan William Smith dan lainnya, pengetahuan suksesi dari bentuk kehidupan yang terawetkan sebagai fosil sangat berguna untuk memahami bagaimana dan kapan suatu batuan terbentuk.
Wilian Smith mengamati bahwa fosil hewan invertebrate yang diketemukan pada perlapisan batuan muncul dalam urutan yang dapat diperkirakan. Dari hasil penelitian ini, hukum suksesi fauna dikembangkan dan menyatakan bahwa fosil terjadi dalam urutan yang pasti, tidak berubah dalam rekaman geologi. Pada gambar 9-4 terlihat kumpulan fosil yang hadir dalam lapisan batuan pada interval waktu tertentu dan dalam jangka jangka waktu yang diskrit. Dengan menggunakan hukum superposisi maka dapat disimpulkan bahwa batuan B lebih tua dibandingkan batuan A.
Pada gambar 9-5 diperlihatkan kemunculan dari beberapa spesies dari kelompok binatang dan tumbuh-tumbuhan dalam rentang umur bumi, yaitu sejak zaman Kambrium hingga zaman Kuarter. Berbagai jenis binatang dan tumbuhan yang ditemukan sebagai fosil telah mengalami perubahan selama kurun waktu dari sejarah bumi. Ketika kita menemukan fosil yang sama dalam batuan yanglokasinya berbeda, maka kita tahu bahwa batuan tersebut berumur sama. Bagaimana para ilmuwan menjelaskan perubahan yang terjadi di bumi melalui jejak-jejak fosil yang dijumpai dalam batuan? Pada awalnya penjelasan terhadap perubahan dan pergantian berbagai jenis spesies yang hidup dimuka bumi dasarkan atas pemikiran tentang suksesi bencana-alam atau katatrofisme yang secara periodik merusak dan memusnahkan lingkungan hidup suatu organisme. Setelah peristiwa katatrofisme maka akan muncul kehidupan yang baru lagi.Sebagai ilustrasi, para ahli mempelajari fosil ancestor (fosil nenek-moyang) dan fosil descendant (fosil keturunannya) disepanjang umur geologi. Sebagai contoh pada gambar 9-6 diperlihatkan fosil jenis Archaeopteryx lithographica yang dijumpai pada batuan berumur Jura. Fosil ini tersusun dari rangka reptil yang didalamnya juga memiliki jari-jari dengan cakar yang berada pada sayapnya, susunan tulang belakangnya menerus hingga ke bagian ekor, serta memiliki gigi, dan seluruh tubuhnya ditutupi oleh bulu. Kebanyakan dari fosil reptil yang dijumpai pada batuan berumur Jura atau bahkan yang lebih tua dari Jura, ternyata hanya fosil Archaeopteryx lithographica merupakan fosil yang diketahui memiliki bulu. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa fosil Archaeopteryx lithographica memiliki hubungan antara reptil dan burung atau burung yang berasal dari keturunan reptil.
Pada pertengahan abad ke 19, Charles Darwin dan Alfred Wallace mengajukan suatu teori tentang spesies yang berasal dari kehidupan yang lebih tua akan memberi keturunan yang lebih kuat kepada spesies yang lebih muda. Menurut Darwin, perubahan ini disebut sebagai evolusi spesies, yang dipengaruhi oleh 4 proses, yaitu: (1). Variasi; (2). re-produksi; (3). Persaingan; dan (4). daya-tahan dari spesies-spesies yang mampu beradaptasi terhadap perubahan yang terjadi pada lingkungan hidupnya. Teori evolusi Darwin ini berlaku untuk semua makluk hidup, baik untuk yang masih hidup maupun yang sudah menjadi fosil. Penjelasan teori Darwin telah memberi sumbangan pemikiran bagi ilmu pengetahuan, khususnya yang berkaitan dengan suksesi yang terjadi pada suatu spesies yang teramati dari fosilnya yang terekam dan terawetkan dalam batuan. Seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan, maka teori-teori yang dikemukakan oleh para ahli sebelumnya kemudian berkembang dan terkoreksi, hal ini mengingat bahwa teori dibuat atas dasar fakta dan pengamatan. Dengan adanya pengetahuan dan informasi baru, maka suatu teori dapat berkembang dan berubah, demikian halnya dengan teori evolusi yang dikemukakan oleh Charles Darwin. Informasi informasi baru yang mendukung konsep dasar dari teori Darwin adalah bahwa dengan berjalannya waktu maka seluruh kehidupan akan mengalami berubahan dan spesies yang lebih tua merupakan nenek moyang (ancestor) dari spesies yang lebih muda (descendant).
Spesies adalah salah satu yang paling mendasar dari klasifikasi kehidupan. Pada gambar 9-7 diilustrasikan perkembangan (evolusi) dari satu spesies fosil yang memperlihatkan hubungan antara spesies asalnya dengan spesies turunannya (ancestor-descendant). Pada gambar dapat kita lihat bentuk perubahan dari satu spesies sepanjang umur geologi, yaitu mulai dari umur yang tertua, yaitu Kapur Akhir (nomor:6), Paleosen, Eosen, Oligosen, Miosen, dan yang termuda umur Pliosen (nomor:1). Sebagai catatan dapat dilihat bagaimana bentuk bagian belakang (posterior) kerang menjadi lebih membulat pada spesies yang lebih muda, dan bagian dari kedua cangkang shell yang memiliki jaringan pengikat (ligament) yang lebih lebar. Para ahli paleontologi memberi perhatian terhadap bentuk cangkang (shell) serta anatomi detil dari bagian yang terawetkan sebagai penciri dari cangkangnya. Pada gambar, nomor pada kolom disebelah kiri menunjukkan umur geologi, yaitu 1 = Pliosen, 2 = Miosen, 3 = Oligosen, 4 = Eosen, 5 = Paleosen, dan 6 = Kapur Akhir.
Hukum suksesi fauna (fosil) sangat penting bagi para ahli geologi yang ingin mengetahui umur batuan saat melakukan penelitian. Kehadiran fosil pada suatu singkapan batuan atau batuan yang berasal dari inti bor dapat dipakai untuk menentukan umur batuan secara akurat. Kajian yang rinci dari berbagai macam jenis batuan yang diambil di berbagai lokasi akan menghasilkan beberapa jenis fosil yang mempunyai kisaran hidup yang relatif pendek dan fosil jenis ini disebut sebagai fosil indek. Saat ini, binatang dan tumbuhan yang hidup di lingkungan laut memiliki perbedaan yang sangat mencolok dengan yang hidup di lingkungan darat, demikian juga dengan binatang atau tumbuhan yang hidup di salah satu bagian yang ada di lingkungan laut atau di lingkungan darat akan berbeda pula dengan binatang atau tumbuhan yang hidup di lokasi lainnya pada lingkungan laut ataupun darat. Hal ini menjadi suatu tantangan bagi para ahli untuk mengenalinya dalam batuan yang umurnya sama ketika salah satu batuan diendapkan di lingkungan darat dan batuan lainnya diendapkan pada lingkungan laut dalam. Para ahli harus mempelajari fosil fosil yang hidup di berbagai lingkungan sehingga diperoleh suatu gambaran yang lengkap dari binatang ataupun tumbuhan yang hidup pada periode waktu tertentu di masa lampau.
Batuan yang mengandung fosil dipelajari baik di lapangan maupun di laboratorium. Pekerjaan lapangan dapat dilakukan dimana saja di dunia ini. Di laboratorium, sampel batuan yang akan di analisa harus terlebih dahulu disiapkan melalui suatu prosedur baku. Persiapan sampel batuan yang akan di analisa bisa memakan waktu 1 hari, 1 minggu atau 1 bulan. Sekali fosil diambil dari batuan, maka fosil tersebut dapat dipelajari atau ditafsirkan. Sebagai tambahan, bahwa batuan sendiri sebenarnya menyediakan banyak informasi yang berguna tentang lingkungan dimana fosil tersebut terbentuk. Fosil dapat dipakai untuk mengenal batuan yang berbeda umurnya.
