煤炭是人类早期的重要能源，被地质学家们称为“黑金”，由此可见它的珍贵。可是在过去，由于缺少煤炭勘探设备及先进的勘测手段，人们往往要通过一些偶然的因素才能意外发现煤炭资源。比如人们看到山坡上有的地方石头着了火，就学着把这种可以燃烧的石头拿回家取暖烧饭。但这种方式带有很大的盲目性。幸好一位名叫威廉·史密斯的地质学家通过自己的钻研改进了煤矿勘探技术。
史密斯出身贫寒，只受过简单的初等教育，但他热爱科学，喜欢钻研，一直靠自学提高自己的本领。15岁时，他因为生活所迫走上了社会自谋生路，当上了一名土地测量员的助手——标尺工。这份工作收入微薄，还异常辛苦，需要不分日夜寒暑终年奔波在山林旷野之间。可是史密斯在辛苦的工作中找到了乐趣，他把大自然看做是不可多得的大课堂，贪婪地汲取着从书本上得不到的东西。特别是山上的各种各样的石头，更是引起他极大的注意。于是，他利用业余时间阅读有关书籍，以坚韧不拔的精神钻研这方面的知识。
由于史密斯出色的表现，很快就被提拔为土地测量员，可以直接参加开凿运河、修筑道路的测量工作。这段经历对他的成长进步很有帮助，大大地丰富了他关于地层和化石方面的知识。久而久之，身边的同事都对年轻的史密斯刮目相看，因为他们发现这个小伙子懂的东西太多了，甚至超过了一些工程师的水平。
一次，史密斯所在的测量队在英国南部矿山采煤，有些矿工在工作间歇向史密斯请教起如何掌握煤层分布规律的问题，这对于史密斯来说可是个新鲜的问题。为了找到答案，他在测量之后，开始仔细观察煤层的围岩和上下地层的特征。经过数以百次的观测和反复比较分析，史密斯终于找到了煤层分布的一些规律。例如，煤层往往和含有植物化石的地层在一起，所以如果找到了大批植物化石，就意味着煤矿就在不远的地方。他还通过反复勘察发现当地的煤层埋藏在一层不含化石的红土层下面，而红土层的上层则是一层含有丰富的贝壳类化石的沙土层。也就是说，这层沙土层也可以作为寻找煤矿的标志，只要找到沙土层，往下挖透红土层便能找到煤矿。史密斯把自己的这个发现告诉了矿工们，矿工们在采煤实践中加以应用，竟然百试百灵。
有了这次寻找煤矿的经验，史密斯在化石和地层方面的研究更加深入了。他总结多年搜集的资料发现：相邻地层所含有的化石一般都比较近似；相反，隔开很远的地层含有的化石就极不相同了。由此他想，是否可以把含有相同化石的地层看做是同一时期形成的呢？由这个构想出发，史密斯终于完成了世界上第一张最系统的地层表——《英国沉积地层表》，还编制了世界上第一幅地质图，并著有《根据有机体化石所鉴定的地层》一书。在这本书中，他明确指出：“一切地层都是在海底沉积的，每一层都含有它形成时期的海生动物遗体，因此每一层都含它特有的化石；在大多数情况下，根据这些化石就能确定不同地点的地层是在同一时期形成的。”遗憾的是，史密斯的研究在当时没有得到社会的重视，为了出版地质图，他不得不拿出了自己的全部积蓄，并被迫以极低的价格卖掉了自己珍爱的地质标本。直到十几年后，这张地质图才得以正式出版。此后史密斯对地质学的贡献才慢慢被世人所知。1831年，史密斯获得了伦敦地质学会颁发的沃尔斯顿奖章，得到了科学界极高的评价。
由史密斯首创的这种利用生物化石确定地层层序的方法，至今仍为广大地质工作者使用着，它为人们填绘地质图、找矿和地质勘探提供了有力的帮助。人们对史密斯的伟大功绩倍加赞扬，尊称他是“英国地质学之父”。
史密斯通过自己的研究为我们揭示出了地理学中的几个重大问题。首先，史密斯揭开了煤的神秘面纱，告诉大家这种“黑金”其实是古代植物残骸埋在地下，经过复杂的生物化学作用和物理化学作用转变而成的。其次，史密斯注意到每一地层都含有它形成期间的生物化石，因此可以把这些生物化石当做标志，用以确定不同地点的地层是否在同一时期形成。另外，史密斯认为在地壳形成的过程中，经过了海陆变迁，例如史密斯在英国南部矿山就发现陆地植物被埋在地下，先接受陆地沉积，形成一层没有生物化石的红土层，然后陆地凹陷形成海洋环境，接受海洋沉积，形成一层含贝壳类化石的沙土层，后来又抬升成陆地。由于生物的演化是不可逆的，一种生物灭绝后，就不会再次出现在地球上。而生物的种类繁多，因此考察岩层中的化石，根据生物演化的顺序，可以确定岩层的形成顺序，而各种各样的生物综合运用，可以精确地划分地层。这无疑是非常实用而科学的，因此，从史密斯发现这些规律到今天，它一直是野外地质考察必须遵循的基本依据之一。
