在野外工作的地质学家相对地质年代学主要依靠地层,岩石,古生物和古地磁等研究手段。
根据地层序列和沉积构造的特征，发现了早期形成的地层和后期形成的地层。
在不同的地层中，保存的生物化石是不同的。根据生物进化的顺序，可以区分地层沉积序列。
世界上的生物在同一时间有相似之处，所以可以与全球的地层进行比较。
一些具有特殊岩石或矿物的岩层可作为相对地质时期的标志。
例如，一条带磁铁矿的石英岩只形成于18亿年前到8亿到7亿年前，地球磁场变化的顺序可以用来确定相对的地质时间。
相对地质年代学不能说明岩石的确切年龄，也有一些不能忽略的限制。此外，地层和生物化石的方法主要用于沉积岩。
然而，另外两种类型的岩石——火成岩和变质岩大多不是以形成的形式产生的，而且要确定它们的相对新年龄要困难得多。
有些同位素是不稳定的，可以自发地释放出各种辐射，即放射性同位素。与此同时，这些同位素会衰变为其他同位素，如钾衰变，进入氩。
所有放射性同位素都遵循一个定律:一种放射性同位素在衰变之前转换成新的同位素的速率与它的原子数量成正比。
黑云母
目前，地质学家已经确定岩石年代使用的同位素衰变系统有铀钍铅、钐-钕、铷-锶、钾-氩和碳14。
不同放射性同位素的时间常数衰减时间长而短。
例如，铀钍衰变系统有很长的半衰期，它适合于与数亿年的古岩石进行年代测定。碳14的半衰期超过5000年，用来测定年轻岩石的年龄。
因此，科学家可以选择合适的矿物，并使用合理的同位素衰变系统来确定各种岩石的年龄。