층서학(層序學, Stratigraphy)은 지층의 분포와 성질, 그리고 지층의 형성 과정 및 연대를 연구하는 지질학의 한 분야이다. 이 학문은 지구의 역사를 이해하는 데 필수적인 정보를 제공하며, 특히 화석과 같은 생물학적 지표를 이용해 지질 시대를 구분하고 연대 측정을 하는 데 중요한 역할을 한다. 층서학은 여러 종류의 지층, 즉 퇴적암, 화산암, 변성암 등과 그 관계를 분석하여 지구의 과거 환경과 생태계를 재구성하는 데 기여한다.

층서학의 주요 원리는 상대적 연대 측정과 절대 연대 측정으로 나뉜다. 상대적 연대 측정은 지층의 위치와 화석의 분포를 기반으로 하여 층의 상대적 나이를 결정하는 방법이다. 이는 또한 윌리엄 스미스(William Smith)가 고안한 '층서 원리'를 통해 정립되었으며, 같은 층에서 발견되는 화석이 그 층의 동시대 생물임을 증명하는 데 사용된다. 반면, 절대 연대 측정은 방사성 동위원소와 같은 과학적 방법을 사용해 지층의 정확한 나이를 산출하는 방식이다. 이 두 가지 연대 측정 방식은 상호보완적으로 사용되어 지구의 변천사를 규명한다.

층서학은 고지질학, 고생물학과도 밀접하게 연결되어 있다. 고지질학은 지층을 통해 과거의 지구 표면 변화나 환경 변화를 연구하는 분야이며, 고생물학은 화석을 통해 과거 생물의 진화와 분포를 연구하는 학문이다. 층서학은 이러한 분야들과 협력하여 더 종합적인 지질 조사를 가능하게 하고, 지구의 역사와 생명체의 진화를 보다 깊이 이해하는 데 기여하고 있다.

한국에서도 층서학은 중요한 연구 분야로 자리 잡고 있다. 다양한 지층이 존재하는 한국의 지질 환경은 층서학 연구에 많은 기회를 제공한다. 특히, 한반도의 지층은 다양한 퇴적 환경을 반영하고 있으며, 이를 통해 고생물의 종류와 생태계 변화, 기후 변동 등을 조사할 수 있다. 연구자들은 한국의 지층을 분석하고, 이를 통해 글로벌 지질학적 문제를 이해하려고 노력하고 있다. 층서학은 앞으로도 지구의 과거를 탐구하는 데 중요한 역할을 할 것이다.