考古學家是如何知道一件石器工具是 100 萬年前造的，而非一塊 100 萬年的石頭在 100 年前製成了工具?
這個問題牽涉到考古學的三個基本研究方法：考古層位學、考古類型學和考古年代學。
對於層位學如何理解呢?我曾經看過這樣一個生動的解釋：請把我們的土地想象成多層次的蛋糕，比如第一層是草莓味，第二層是奶油味，第三層是巧克力味。我們製作這個蛋糕有一個原則，必須先放好底下的一層，才能把上面一層疊加上去。比如在蛋糕盒上，先放上草莓味，第二層的奶油味才能放上去。我們的地層堆積也是這樣一個道理——年代早的地層首先形成，然後經過自然環境的變化和人類活動的影響，後來形成的地層疊壓在年代早的地層上，或者破壞掉年代早的地層——考古學上稱為“打破早期地層”。
於是乎：年代早的人生活在早期地層上，年代晚的人生活在晚期地層上。年代早的東西既可以出現在早期地層(與地層同一時代的器物：例如是宋代的瓷器出現在宋代地層)，也可以出現在晚期的地層(後代人使用前代的東西，這種器物所出的地層反映其埋藏年代，例如是在宋代生產的瓷器，一直流傳到了清代，結果被我們在清代地層發現);但是反過來，晚期的東西絕對不可能出現在早期地層，如果我們在清代的地層發現了晴川的手機……那她就真是穿越了……囧……這是不可能滴。
我們判定一件經過科學考古發掘的器物年代的方法有幾種，一是器物本身有紀年的文字，比如許多瓷器底部會有燒製年份，比如一些墓磚也會有燒製的年份甚至地點和燒製它的人的人名。二是通過器物所處層位去推斷器物的所屬年代，瞭解了某一層位是哪一個年代的器物，就知道同一層位其他器物的埋藏年代，對於大部分器物來説，埋藏年代與其生產年代及其使用年代差距時間不會很長，特別在研究舊石器時代和新石器時代時，這種差距基本可以忽略。但是當要判定某一層位的代表什麼年代時，通常要結合這一層位的上一層位和下一層位的器物來對比，並且結合類型學的方法。
類型學是什麼呢?通俗地説就是不同年代、不同文化的器物的形制、製造工藝、裝飾風格具有差異，而同一年代、同一文化的器物在形制、製造工藝和裝飾風格上具有共性。通過抓住這些共性和差異去區分不同的年代和文化(考古學文化)。這裏也有一個很生動的比喻，民國時期的女性服裝、與解放時期的女性服裝、與改革開放前的女性服裝、與今天的女性服裝，大家可以很明顯地看出差別，也可以歸納某一年代的共性。不同的年代器物的變化之間也有承接關係。發現這種變化關係，再結合層位關係抓住一頭一尾，就能瞭解從早到晚的變化趨勢。通過大量的考古學研究積累了對於各地考古學文化器物的特點和共性及其從早到晚的發展趨勢、各期的變化特徵之後，我們即便是拿着一件沒有層位關係的器物，也能根據其形制、紋飾和製造工藝的特點去判定它的年代了。
第三種推斷年代的方法，就是使用碳 -14(樹木年輪校正)、熱釋光等測年技術去了解。測年的方法有很多，但是每種方法都有其侷限性。比如碳 -14 測年技術就一般適用於年代早的器物，因為碳 -14 測年數據的波動範圍很大，動輒幾百年，如果放在歷史時期，那都能橫跨朝代了，測年就失去了它的意義，在歷史年代的考古學研究中，對於某些器物要麼就是已經積累非常精細的大量的研究成果，大家對於某一朝代的某種器物形制度特點或某種顯著特徵有了共識，例如學者不可能把康熙的瓷器認定到宋代去，要麼就是這件東西有一些工藝上的特點，如此種種，類型學和層位學的斷代有時候會比科學測年方法更為好用和精確。
説了那麼多，終於可以回答這個問題了。其實看到這裏大家應該也知道了，題主説：“考古學家是如何知道一件石器工具是 100 萬年前造的，而非一塊 100 萬年的石頭在 100 年前製成了工具?”根據一般認為的人類起源過程，直立人(Homoerectus)生活在 約 20 萬到 200 萬年前。100 萬年前的直立人時期製造的石器，一般會出現在舊石器時代的地層中。即便它被後代人挖走了流傳於世 100 萬年到了題主手中，100 萬年前直立人制造石器的形制能告訴我們它的所屬年代，即便是後人可以模仿，100 萬年前的工藝、技法都是難以完全模仿的，這可以通過微痕分析來研究。而且適用於舊石器時代的科學測年技術也很多，可以直接拿去測年(當然中間涉及很多問題，不是説把石頭丟進及其 DUANG~的一聲年代就出來了)。當然了，實際上問題提問的是如何判斷這件器物的製作年代，因此在這裏使用科學測年技術的意義不大。而 100 萬年的石頭假如是在 100 年前被製成了工具，他有可能在近代地層中被發現，也可能從 100 年前就一直流傳至今，還是那句話，其製造工藝、痕跡反映的還是 100 年前的人的工藝和痕跡，這與材料的年齡是沒有關係的。
我記得曾經有一位日本的考古學從業者嘗試作假，白天在那裏發掘，晚上偷偷把自己打製磨製的石器埋到地裏，白天自己又挖出來，要證明他有重大發現。其實有基本考古學知識的學生，都可以輕鬆辨認被擾亂的地層，地層一旦擾亂是無法還原的(這個原理被我們用於確定墓葬範圍，行話中的五花土就是古人挖墓坑時擾亂的前代人的地層，在填墓時重新填入)。這個日本人用的就是古代的石頭原料，但是打製工藝和地層信息是騙不了人的，只能偽造，後來這個日本人還是被發現作假了，身敗名裂。
以上，不知道能不能解釋清楚這個問題。
忍不住再説幾句。總在一些地方聽到：“考古就是盜墓”這樣的説法。作為一個學考古的學生，真的很氣憤。考古學關注的是歷史信息，是為了重建歷史古代史。因為再詳細的史書，都有它的邊界和侷限性，有很多人類生活的信息，需要通過考古學去提供。我們來到了墓葬，看的不僅是其中的隨葬精品，我們考察泥土，研究土質土色，觀察墓葬形制，器物組合，擺放位置和方式，無論是精美的還是殘損的器物，在我們心目中都同樣重要。我們關注器物的形制、紋飾、製作工藝，微痕，質地甚於其經濟價值。沒有考古學，我們可能永遠都不知道我們人從哪裏來，我們沒有文字之前的歷史是什麼。考古學是一個正規的有其方法和理論和目標的學科，而盜墓是一種以獲取經濟利益為目的非法的違反人類道德的行為。有一些人是不知道考古是什麼而説考古就是盜墓，這樣去定義一個學科其實是錯誤的。當然，出現這種看法的原因，也與目前公共考古普及度有限很有關係，因此，目前公共考古是被很多學者和文博單位關注的，在保持考古學專業性的同時，讓大眾更多地瞭解考古學，減少誤解，更好地尊重和保護考古遺蹟遺物是每一個考古人的願望~
感謝 @周振家 的提醒。上面的答案有不完善的地方，進行了一些修改~