As rochas mundanas que inundam nossa visão diária, como a idade destas rochas é revelada? Durante muito tempo, os geólogos só puderam determinar as relações relativamente novas e antigas entre rochas diferentes, mas não descobrir com precisão suas idades exatas - o método de pesquisa adotado naquela época foi chamado de geocronografia relativa. A cronologia geológica relativa depende principalmente dos meios de pesquisa de estratos, rochas, paleontologia e paleomagnetismo. De acordo com as características da sequência estratigráfica e da estrutura sedimentar, quais estratos rochosos são formados mais cedo e quais são formados mais tarde podem ser discriminados. Algumas formações rochosas com rochas ou minerais especiais podem ser usadas como marcadores para determinar a data geológica relativa, como a quartzite magnética em forma de faixa, que se formou há apenas 18 bilhão de anos e entre 800 milhões e 700 milhões de anos.
A cronologia geológica relativa não pode determinar a idade exata das rochas, portanto, tem limitações que não podem ser ignoradas. Além disso, os métodos estratigráficos e biofósseis são principalmente para rochas sedimentares, mas os outros dois tipos de rochas - rochas ígneas e rochas metamórficas - não são produzidos na forma estratigráfica, e é muito difícil determinar sua velhice relativa. Até o início do século XX, quando a cronologia geológica relativa chegou a um período de gargalo, o grande avanço na física trouxe uma nova luz para a geologia - a geocronologia absoluta nasceu. A cronologia geológica absoluta é, em essência, a cronologia radioisotópica. Um isótopo é um tipo de átomo com o mesmo número de prótons e um número diferente de nêutrons no núcleo do mesmo elemento. Eles ocupam uma na tabela periódica dos elementos. Alguns isótopos são instáveis e são capazes de emitir espontaneamente uma variedade de raios, chamados de radioisótopos. Ao emitir vários raios, esses isótopos decaem em outros isótopos, por exemplo, o potássio decaem em argônio. Todos os radioisótopos seguem uma lei: a taxa de decaimento de um radioisótopo anterior em um novo isótopo é apenas proporcional ao número de átomos originais; mais intuitivamente, o tempo (meia-vida) necessário para que um núcleo de um determinado elemento radioativo decaia, independentemente de quantos átomos existem, para que apenas metade de sua massa permaneça, é constante.
Os elementos químicos contidos em rochas e minerais existem traços de radioisótopos, se o conteúdo de um determinado radioisótopo na amostra e seu decaimento produzido por novos isótopos é conhecido, de acordo com sua proporção e tempo de meia-vida conhecido, é equivalente a ver o tempo mostrado pelo "relógio isotópico", pode ser calculado com precisão a idade da formação da rocha. O princípio parece simples, mas há uma premissa básica para garantir que o isótopo nas rochas e minerais só muda naturalmente por decadência, sem perda ou adição, ao longo de longos períodos de história geológica. Em outras palavras, os geólogos precisam encontrar uma "caixa " bem fechada na rocha, para garantir que os radioisótopos dentro não sejam afetados por qualquer influência externa durante longos períodos históricos. Depois de muitos anos de pesquisa experimental, os cientistas encontraram alguns minerais com boa capacidade de selar, que podem preservar bem as informações de radioisótopos nas rochas e existem em grande quantidade em rochas magmáticas e metamórficas formadas em vários períodos, como zircão, monoglita, biotita, etc.
Atualmente, os sistemas de decaimento isotópico frequentemente usados pelos geólogos para determinar a idade das rochas incluem urânio-tório - chumbo, samarium-neódio, rubídio-estrôncio, potássio-argônio e carbono - 14. As constantes de tempo de decaimento de diferentes radioisótopos variam de longas a curtas, por exemplo, o sistema de decaimento urânio-tório tem uma meia-vida longa, adequada para determinar rochas antigas com centenas de milhões de anos de idade; o carbono - 14 tem uma meia-vida de apenas mais de 5.000 anos, e é usado para determinar a idade de rochas mais jovens. Assim, os cientistas podem escolher os minerais apropriados e datar uma grande variedade de rochas usando um sistema de decaimento isotópico razoável.