煤炭是人類早期的重要能源，被地質學家們稱為“黑金”，由此可見它的珍貴。可是在過去，由於缺少煤炭勘探設備及先進的勘測手段，人們往往要通過一些偶然的因素才能意外發現煤炭資源。比如人們看到山坡上有的地方石頭著了火，就學著把這種可以燃燒的石頭拿回家取暖燒飯。但這種方式帶有很大的盲目性。幸好一位名叫威廉·史密斯的地質學家通過自己的鑽研改進了煤礦勘探技術。
史密斯出身貧寒，隻受過簡單的初等教育，但他熱愛科學，喜歡鑽研，一直靠自學提高自己的本領。15歲時，他因為生活所迫走上了社會自謀生路，當上了一名土地測量員的助手——標尺工。這份工作收入微薄，還異常辛苦，需要不分日夜寒暑終年奔波在山林曠野之間。可是史密斯在辛苦的工作中找到了樂趣，他把大自然看做是不可多得的大課堂，貪婪地汲取著從書本上得不到的東西。特別是山上的各種各樣的石頭，更是引起他極大的注意。於是，他利用業餘時間閱讀有關書籍，以堅韌不拔的精神鑽研這方麵的知識。
由於史密斯出色的表現，很快就被提拔為土地測量員，可以直接參加開鑿運河、修築道路的測量工作。這段經曆對他的成長進步很有幫助，大大地豐富了他關於地層和化石方麵的知識。久而久之，身邊的同事都對年輕的史密斯刮目相看，因為他們發現這個小夥子懂的東西太多了，甚至超過了一些工程師的水平。
一次，史密斯所在的測量隊在英國南部礦山采煤，有些礦工在工作間歇向史密斯請教起如何掌握煤層分布規律的問題，這對於史密斯來說可是個新鮮的問題。為了找到答案，他在測量之後，開始仔細觀察煤層的圍岩和上下地層的特征。經過數以百次的觀測和反複比較分析，史密斯終於找到了煤層分布的一些規律。例如，煤層往往和含有植物化石的地層在一起，所以如果找到了大批植物化石，就意味著煤礦就在不遠的地方。他還通過反複勘察發現當地的煤層埋藏在一層不含化石的紅土層下麵，而紅土層的上層則是一層含有豐富的貝殼類化石的沙土層。也就是說，這層沙土層也可以作為尋找煤礦的標誌，隻要找到沙土層，往下挖透紅土層便能找到煤礦。史密斯把自己的這個發現告訴了礦工們，礦工們在采煤實踐中加以應用，竟然百試百靈。
有了這次尋找煤礦的經驗，史密斯在化石和地層方麵的研究更加深入了。他總結多年搜集的資料發現：相鄰地層所含有的化石一般都比較近似；相反，隔開很遠的地層含有的化石就極不相同了。由此他想，是否可以把含有相同化石的地層看做是同一時期形成的呢？由這個構想出發，史密斯終於完成了世界上第一張最係統的地層表——《英國沉積地層表》，還編製了世界上第一幅地質圖，並著有《根據有機體化石所鑒定的地層》一書。在這本書中，他明確指出：“一切地層都是在海底沉積的，每一層都含有它形成時期的海生動物遺體，因此每一層都含它特有的化石；在大多數情況下，根據這些化石就能確定不同地點的地層是在同一時期形成的。”遺憾的是，史密斯的研究在當時沒有得到社會的重視，為了出版地質圖，他不得不拿出了自己的全部積蓄，並被迫以極低的價格賣掉了自己珍愛的地質標本。直到十幾年後，這張地質圖才得以正式出版。此後史密斯對地質學的貢獻才慢慢被世人所知。1831年，史密斯獲得了倫敦地質學會頒發的沃爾斯頓獎章，得到了科學界極高的評價。
由史密斯首創的這種利用生物化石確定地層層序的方法，至今仍為廣大地質工作者使用著，它為人們填繪地質圖、找礦和地質勘探提供了有力的幫助。人們對史密斯的偉大功績倍加讚揚，尊稱他是“英國地質學之父”。
史密斯通過自己的研究為我們揭示出了地理學中的幾個重大問題。首先，史密斯揭開了煤的神秘麵紗，告訴大家這種“黑金”其實是古代植物殘骸埋在地下，經過複雜的生物化學作用和物理化學作用轉變而成的。其次，史密斯注意到每一地層都含有它形成期間的生物化石，因此可以把這些生物化石當做標誌，用以確定不同地點的地層是否在同一時期形成。另外，史密斯認為在地殼形成的過程中，經過了海陸變遷，例如史密斯在英國南部礦山就發現陸地植物被埋在地下，先接受陸地沉積，形成一層沒有生物化石的紅土層，然後陸地凹陷形成海洋環境，接受海洋沉積，形成一層含貝殼類化石的沙土層，後來又抬升成陸地。由於生物的演化是不可逆的，一種生物滅絕後，就不會再次出現在地球上。而生物的種類繁多，因此考察岩層中的化石，根據生物演化的順序，可以確定岩層的形成順序，而各種各樣的生物綜合運用，可以精確地劃分地層。這無疑是非常實用而科學的，因此，從史密斯發現這些規律到今天，它一直是野外地質考察必須遵循的基本依據之一。