相对年代：年代的先后顺序。
（1）地层层序律：尼古拉斯·斯坦诺（Nicolaus Steno，1638年1月11日—1686年11月25日）发现：①叠置原理：下老上新。②原始水平原理：原始的沉积均为水平或近于水平。③原始侧向连续原理，沿水平方向逐渐消失或过渡到其他成分。
说明：①据公理性质，不证自明；②只能用于同一地方；③对沉积岩而言。
（2）切割律：新的侵入岩切割老的侵入岩。
（3）生物层序律：威廉·史密斯（William Smith，1769年3月23日—1839年8月28日）（被称为英国地质学之父，机械师之子，但8岁丧父，由其叔叔（farmer-geometry）抚养长大），建立了英国C-K的地层层序，编制了《英国和威尔士新地质图册》（1819～1824）【Geological map of England and Wales，with part of Scotland（Scale：5英里/英寸）】。
①地层越老，所含生物越简单，反之亦然。
②不同时代的地层有不同的化石组合。
化石——埋藏在沉积物中的古代生物的遗体和遗迹，例如动、植物的骨、牙、根、茎、叶等，动物的足迹、粪便、蛋等。
绝对年代：（1）放射性同位素的方法：放射性元素在自然界中自动地放射出α（粒子）、β（电子）或γ（电磁辐射量子）射线，而蜕变成另一种新元素，并且各种放射性元素都有自己恒定的蜕变速度。同位素的衰变速度通常是用半衰期（T1/2）表示的。所谓半衰期，是指母体元素的原子数蜕变一半所需要的时间。例如，镭的半衰期为1622年，如果开始有10g镭，经过1622年后就只剩下5g；再经过1622年仅只有2.5g，依此类推。因此，自然界的矿物和岩石一经形成，其中所含有的放射性同位素就开始以恒定的速度蜕变，这就像天然的时钟一样，记录着它们自身形成的年龄。当知道了某一放射元素的蜕变速度（T 1/2）后，那么含有这一元素的矿物晶体自形成以来所经历的时间（t），就可根据这种矿物晶体中所剩下的放射性元素（母体同位素）的总量（N）和蜕变产物（子体同位素）的总量（D）的比例计算出来。
自然界放射性同位素种类很多，能够用来测定地质年代的必须具备以下条件：①具有较长的半衰期，那些在几年或几十年内就蜕变殆尽的同位素是不能使用的；②该同位素在岩石中有足够的含量，可以分离出来并加以测定；③其子体同位素易于富集并保存下来。
通常用来测定地质年代的放射性同位素见图所示。从图中可看出，铷—锶法、铀（钍）—铅法（包括3种同位素）主要用以测定较古老岩石的地质年龄；钾—氩法的有效范围大，几乎可以适用于绝大部分地质时间，而且由于钾是常见元素，许多常见矿物中都富含钾，因而使钾—氩法的测定难度降低、精确度提高，所以钾-氩法应用最为广泛；14C法由于其同位素的半衰期短，它一般只适用于5万a以来的年龄测定。另外，开发的钐-钕法和40Ar-39Ar法以其准确度提高、分辨率增强，显示了其优越性，可以用来补充上述方法的一些不足。
同位素测年技术为解决地球和地壳的形成年龄带来了希望。首先，人们着手于对地球表面最古老的岩石进行了年龄测定，获得了地球形成年龄的下限值为40亿a左右，如南美洲圭亚那的古老角闪岩的年龄为（41.30±1.7）亿a、格陵兰的古老片麻岩的年龄为36亿～40亿a、非洲阿扎尼亚的片麻岩的年龄为（38.7±1.1）亿a等等，这些都说明地球的真正年龄应在40亿a以上。其次，人们通过对地球上所发现的各种陨石的年龄测定，惊奇地发现各种陨石（无论是石陨石还是铁陨石，无论它们是何时落到地球上的）都具有相同的年龄，大致在46亿a左右，从太阳系内天体形成的统一性考虑，可以认为地球的年龄应与陨石相同。最后，取自月球表面的岩石的年龄测定，又进一步为地球的年龄提供了佐证，月球上岩石的年龄值一般为31亿～46亿a。综上所述，一般认为地球的形成年龄约为46亿a。
（2）其他方法例如：古地磁法、释光、裂变径迹、纹泥等等。
地质学家和古生物学家根据地层自然形成的先后顺序，将地层分为4宙14代12纪。即早期的冥古宙、太古宙和元古宙（元古宙在中国含有1个震旦纪），以后显生宙的古生代、中生代和新生代。古生代分为寒武纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪和二叠纪，共6个纪；中生代分为三叠纪、侏罗纪和白垩纪，共3个纪；新生代分为古近纪、新近纪和第四纪，共3个纪。在各个不同时期的地层里，大都保存有古代动、植物的标准化石。各类动、植物化石出现的早晚是有一定顺序的，越是低等的，出现得越早，越是高等的，出现得越晚。绝对年龄是根据测出岩石中某种放射性元素及其蜕变产物的含量而计算出岩石生成后距今的实际年数。越是老的岩石，地层距今的年数越长。每个地质年代单位应为开始于距今多少年前，结束于距今多少年前，这样便可计算出共延续多少年。例如，中生代始于距今2.3亿年前，止于6700万年前，延续1.6亿年。
按地层的年龄将地球的年龄划分成一些单位，这样可便于人们进行地球和生命演化的表述。人们习惯于以生物的情况来划分，这样就把整个46亿年划成两个大的单元，那些看不到或者很难见到生物的时代被称做隐生宙，而将可看到一定量生命以后的时代称做是显生宙。前寒武纪的上限为地球的起源，其下限年代却不是一个绝对准确的数字，一般说来可推至6亿年前，也有推至5.7亿年前的。
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