Многолетний слой - не подходит, так как слою может быть и несколько десятков лет.
Тысячелетний слой - подходит, так как говориться, что слою несколько тысяч лет.
Слой глины и песка - не подходит, так как словосочетание может обозначать и обыкновенную песочницу.