Это направление исследований является главным в стратиграфии. Методы определения относительного возраста или последовательности образования и залегания геологических тел, можно объединить в две основные группы -
листостратиграфические, основанные на последовательности залегания различных по составу слоев или тел, и биостратиграфических, которые датируют по палеонтологическим останкам.
Среди литостратиграфичних методов различают литологический (собственно литостратиграфичний или минералого-петрографический), структурно-геологический, или тектонический, геофизический и палеомаг-магнитной. Все они базируются на принципе последовательности напластования (принцип Н. Стенона), согласно которому «в случае ненарушенного залегания каждый нижележащий слой более древний, чем слой, его перекрывает». Суть литостратиграфичного метода заключается в расчленении разреза на отдельные слои и пачки, отличающихся по вещественному составу, окраске, структурно-текстурными особенностями. Соотношение их в конкретных обнажениях и разрезах позволяет установить стратиграфическую последовательность, решать вопросы, более молодым, а что - более древним. Метод этот, является главным, или универсальным, в геокартографу-нии, положено в основу установления возрастных отношений. Следует, однако, помнить, что этот метод стратиграфии можно применять только для изучения и корреляции местных разрезов и только с определенными поправками - в региональном масштабе. В глобальном масштабе, где одновозрастных отложения подвергаются резких фациальных (вещественных) плоскостных изменений, он непригоден.
Структурно-тектонические методы основываются на положениях о региональный характер проявления структурно-геологических изменений и перестроек, а также о одинаковый возраст их в различных районах Земли. Проявлениями такого тектогенеза могут быть седиментационные перерыва (параллельные стратиграфические различия), угловые или структурные различия, а также степень дислокованости соответствующих толщ. Поверхности разногласий является в этом случае пределами, или реперами, позволяющие зачислять отделены ими отложения в более молодых и более древних. Одним из направлений таких структурно-геологических исследований является метод выделения структурных этажей, специально рассматривается в курсе структурной геологии и находится в основе составления тектонических карт. Он является главным в стратиграфическом расчленении докембрийских образований.
Ритмостратиграфични и циклостратиграфични методы являются разновидностью литостратиграфичних и заключаются в изучении характера чередование различных пород или фаций в разрезах и прослеживания отложений с однотипными переслаивании - наборами ритмов разного порядка. Ритмичность и цикличность строения типичны для угленосных, соленосных, флишових и других образований. Возможность применения таких методов является ограниченной, но в некоторых случаях, например при изучении флиша, они могут быть главными. Некоторые исследователи предполагают, что часть циклов отражает общие седиментационно-палеогеографические процессы на Земле и могут быть синхронными в глобальном масштабе. Все это определяет активное изучение упомянутых вопросов, даже оформляются в самостоятельное направление - литмологию.
Геофизические методы расчленения и корреляции разрезов достаточно разнообразны и базируются на изменении характеристик соответствующих пород и отложений. Наиболее широко при этом используются электрометрические и ядерные методы геофизики (электро-и гамма-каротаж) - определение удельного электросопротивления или естественной радиоактивности пород. Различные виды геофизического каротажа являются главными в изучении стратиграфических разрезов глубоких скважин. Учитывая специфический рисунок каротажных кривых и объективный характер их составления, эти геофизические методы выделения прослеживания или даже датировка является в некоторых случаях более обоснованными, чем непосредственные литостратиграфични наблюдения.
Палеомагнитный метод начали использовать в стратиграфии относительно недавно, однако с ним связывают большие перспективы. Базируется он на существовании многократных магнитных изменений, или инверсий, в истории Земли, когда прямая полярность (современное состояние, при котором Северный полюс расположен на севере) и обратная полярность изменяются на 180 °. Поскольку обе полярности выражаются в соответствующей ориентации ферромагнитных частиц некоторых пород («магнитная память», «окаменевший магнетизм»), их определение в стратиграфическом разрезе позволяет построить эталонную палеомагнитных шкалу прошлого, фиксирует эту изменчивость. Эпохи определенной намагниченности и ориентации полюсов, а также магнитные инверсии является глобальным явлением. В соответствии с характером изменения «ископаемой намагниченности» и после сопоставления ее с эталонной шкалой соответствующие образования можно привязывать к общей (единой) геохронологической шкалы.
Сложность использования палеомагнитного метода заключается в неполноте многих стратиграфических разрезов, приуроченности ископаемой намагниченности только в определенных пород, преимущественно в слабо датированных континентальных и вулканогенных, а также в трудоемкости получения соответствующих измерений. Палеомагнитный метод и шкала могут использоваться как вспомогательные исследования, уточняют стратиграфическое положение исследуемых образований, а также быть независимым степени измерений относительного возраста со своими магнитными палеохронамы (гиперзонамы, суперзон т.д.). Примером успешного использования палеомагнитного метода является установление границы перми и триаса: в татарском ярусе верхней перми известно очень выразительную палеомагнитных инверсию на границе магнитных зон Киама и Иллавара, что по точности определения не уступает биостратиграфии.
Биостратиграфических или палеонтологические, методы определения относительного возраста основаны на принципе В. Смита, который в начале XIX в. сформулировал положение, согласно которому одновозрастные слои содержат подобные ископаемые, т.е. могут датироваться и сопоставляться с органическими остатками, которые содержатся в них. Пока это - главный метод современной стратиграфии фанерозоя, который дает наиболее высокую точность определения - датирования и корреляции. Существует несколько самостоятельных биостратиграфических методов определения возраста: 1) метод руководящих форм - выявление палеонтологических остатков с очень незначительной вертикальной распространенности в разрезе, но расселенных на большой территории, 2) метод комплексного анализа фаунистических и флористических остатков, его преимущество заключается в том, что благодаря таким исследованием уменьшается вероятность ошибки и его можно применять в случае отсутствия руководящих форм или в комплексе с ними, 3) эволюционно-филогенетический метод, основанный на определении относительного возраста по уровню эволюционного развития определенной группы организмов - родов и семей, 4) процентно-статистический метод, который определяет количественные соотношения определенных палеонтологических остатков в исследуемых отложениях.
Кроме того, в зависимости от используемых для датировки организмов, среди палеонтологических методов выделяют палеофау-нистични, палеофлористични, микро-палеонтологическое (обычно - по фузулиниды, радиолярии, Конодонты и другими группами), Палинологические или спорово-пыльцевые. Достоверность и точность каждого из них различны, в целом они хорошо дополняют друг друга. Биостратиграфических методы, в отличие от литостратиграфичних, ориентированные на привязку соответствующих отложений к глобальной (общей, единой, международной) стратиграфической геохронологической шкалы. Естественно, что био-и литостратиграфични исследования должны проводиться в комплексе.
Определение относительного возраста магматических образований осуществляют преимущественно по соотношению их осадочными образованиями, содержащих их. Если вулканические породы переслаиваются с осадочными, их датируют по принципу «выше - ниже», «моложе - раньше», и часто можно определить только нижнюю или верхнюю их возрастной предел. Сложным бывает установления их возраста в случае примыкания (причленування) к более древних геологических тел, когда младшие вулканиты располагаются гипсометрической ниже (например, вследствие заполнения рядами долин) или прорывают осадочные породы, образуя межслойные залежи, или силы. Возраст интрузивных тел определяется как диапазон между образованиями, прорываются, и теми, которые перекрываются.
Относительный возраст метаморфических образований определяется таким же образом, что и возраст осадочных или магматических. Чаще определяющим здесь является не литологический, а структурно-геологический (учитывая их сложную дислокованисть). В этом случае, если толще метаморфических пород разграничены тектоническим или магматическим контактом (разрывное нарушение или проникновения по разлому интрузии), об их относительный возраст с определенной вероятностью можно судить по степени их метаморфизма. Более древними образованиями принято считать те, степень или стадия метаморфизма которых более высокая.