Dos piedras del mismo color pueden estar formadas por minerales diferentes. El color es una pista, pero no basta para identificar una muestra. También se examinan el brillo, la forma de los cristales, la manera de romperse y la dureza, entendida como resistencia al rayado. Esta última no equivale a resistencia a los golpes: un mineral duro puede fracturarse al recibir un impacto.
El cuarzo tiene dureza 7 en la escala de Mohs y aparece en numerosas rocas. El yeso es mucho más blando y contiene sulfato de calcio y agua en su composición. Ambos son minerales. El granito, en cambio, es una roca que reúne cristales de varios minerales, entre ellos cuarzo y feldespatos. En una superficie pulida pueden distinguirse granos con colores y brillos diferentes, sin que cada uno constituya una roca independiente.
Las capas sedimentarias permiten establecer un orden de acontecimientos. En una sucesión que conserva su disposición original, las capas inferiores se depositaron antes que las superiores. Esa regla necesita comprobarse sobre el terreno, porque las fuerzas tectónicas pueden inclinar, plegar o incluso invertir los estratos. Mirar únicamente cuál está arriba puede conducir a una interpretación equivocada si se ignoran esas deformaciones.
Una falla es una fractura o zona de fracturas con desplazamiento relativo de los bloques. Si corta varias capas, el movimiento registrado por ese corte es posterior a su formación. Una intrusión de roca fundida que atraviesa materiales anteriores ofrece otra relación temporal. Estas observaciones permiten reconstruir una secuencia, aunque por sí solas no indiquen cuántos años han pasado. Saber qué ocurrió antes es distinto de asignarle una edad numérica.
Los fósiles aportan información sobre organismos y ambientes antiguos. Pueden conservar partes de un ser vivo, como una concha, o rastros de su actividad, como pisadas. Determinados conjuntos fósiles también permiten comparar la edad relativa de capas situadas en lugares distintos. Para hacerlo se estudia qué organismos aparecen juntos y en qué posición; no se supone que dos capas del mismo color tengan necesariamente la misma edad.
El lugar del hallazgo forma parte de la evidencia. Una concha fósil separada de la roca que la contenía conserva su forma, pero puede perderse la información sobre el estrato, su orientación y los materiales vecinos. Por eso los registros de campo incluyen ubicación, fotografías y descripción del contexto. En un museo, esos datos permiten relacionar una pieza pequeña con un paisaje antiguo mucho más amplio.