La méthode la plus simple d'établir une histoire se base sur l'examen des rapports géométriques entre les unités considérées. Elle repose sur le principe de superposition, c'est-à-dire que toute couche géologique est plus récente que celle qu'elle recouvre.

En combinant les diverses coupes d'une région et en appliquant ce principe, le géologue peut reconstituer une succession des lithologies rencontrées, c'est-à-dire une échelle chronologique relative (plus jeune ou plus vieux que). C'est une échelle lithostratigraphique.

Pour des raisons pratiques, le géologue va subdiviser cette succession en unités sur base des caractéristiques lithologiques des ensembles définis (un certain nombre de caractères qui permettent assez commodément de les reconnaître et qui sont ainsi directement accessibles à l'observation), tout en tenant compte de leur position dans l'échelle stratigraphique relative. Ce sont les unités lithostratigraphiques .

L'unité lithostratigraphique de base est la formation (suffisamment homogène pour être reconnaissable en ses divers points sur le terrain ou en forage). Les formations peuvent éventuellement être organisées en groupes et subdivisées en membres . Ces derniers sont subdivisés en couches (ou strates) qui sont les plus petites unités.

Dans le cas de notre exemple, ci-dessus, le géologue a décidé de créer ou d'utiliser (si les unités ont déjà été définies par ailleurs) 3 formations avec un membre et quelques niveaux repères caractéristiques.

L'échelle de la carte n'a à priori aucune influence sur le choix des unités. Elle en a néanmoins sur le choix de leur représentation cartographique. Sur une carte à 1/25.000, une formation à pendage incliné de moins de 30 m d'épaisseur ne sera pas visible alors que le géologue lève la carte à 1/10000. Il est alors nécessaire d'opérer des regroupements d'unités suivant des critères lithologiques et/ou de praticabilité des limites. La faible densité en affleurements dans une région donnée peut aussi conduire à de tels regroupements afin de ne pas donner une fausse impression de précision. Il est aussi possible de cartographier un horizon repère d'épaisseur faible (niveau de conglomérat, hématite oolithique, couche de charbon, etc.) pour souligner une structure géologique. Il sera alors représenté sur la carte de manière conventionnelle par un trait ou un figuré, sans indication d'épaisseur.

Suivant les cas seront donc représentés sur la carte, des groupes, des formations, des membres ou des regroupements informels.

• exemple 1 : sur la carte Chimay-Couvin les géologues ont choisi de cartographier la Formation de Nismes dans son ensemble et les membres de la Formation de Moulin-Lienaux ;

• exemple 2 : sur cette même carte, les formations de l'Eau-Noire et de Saint-Joseph ont été regroupées dans une unité informelle du fait de la faible densité en affleurements ;

• exemple 3 : sur la carte Gozée-Nalinne , plusieurs niveaux repères ont été figurés dans le Groupe houiller pour faciliter la lecture de la structure géologique. Le Groupe du Hoyoux, unité formelle définie par ailleurs, a été utilisé en lieu et place des formations.

Dans la carte lithostratigraphique ci-dessus, le géologue a choisi d'individualiser le Membre de Bayas parce qu'il forme un niveau repère important dans une série calcaire alors que dans la Formation de Castrillon, formée d'alternance de schistes et grès, les diverses lithologies sont difficiles à suivre. Il choisit cependant de cartographier quelques horizons repères de faible épaisseur (niveau de conglomérat, veines de charbon).

Il peut observer que la structure semble normale puisqu'il n'y a pas de répétition de couches. Connaissant l'épaisseur des diverses unités et à l'aide des diverses mesures structurales (pendage des couches etc.), il est maintenant possible de faire des coupes géologiques permettant d'analyser la structure du sous-sol.

Sur cette base seule, le géologue ne dispose que d'une échelle relative. Il n'a aucun moyen de situer son unité sur une échelle temporelle globale ni de tenter de la corréler avec une carte voisine. Il pourrait utiliser le principe de continuité latérale pour relier son unité à celle de son voisin, en supposant qu'elle soit de même âge partout (pouvoir être rapportée à un même intervalle de temps) ce qui est rarement le cas. Du fait des aléas de la sédimentation, les limites de formation ne sont généralement pas synchrones à grande échelle (sauf exception).

En règle générale, ce sont les méthodes de corrélations biostratigraphiques qui vont être utilisées pour les corrélations à plus grande échelle.