Методы определения абсолютного возраста принципиально отличаются от определения относительного возраста: их целью является определение возраста того или иного геологического тела и события, выраженное в единицах
астрономического времени, обычно в миллионах лет, начало или завершение какого-то процесса или его продолжительность. Разрабатывать эти методы пытались уже в XVIII в. Качественно новое развитие такие попытки получили в XX в. - После открытия явления радиоактивности. Все методы абсолютной геохронологии условно можно разделить на две основные группы - литолого-палеогеографические и изотопные.
Из литолого-палеогеографических методов наибольшую популярность приобрел метод ленточных глин, или Варва, предложенный в 1940 Де-Геера. Базируется он на подсчете количества годовых пар слоев в приледникового отложениях: песчано-алевритовых, формирующиеся в летнее время, и глинистых - в зимнее. Этот метод имеет ограниченное применение, однако достаточно наглядным и достоверным и позволяет определять продолжительность ледникового процесса - его таяния и отступления.
Среди более ранних методов абсолютной геохронологии следует назвать попытки определения возраста Мирового океана по подсчетом его солености, или длительности поступления солей, а также времени остывания Земли (он базируется на представлениях, что планета была расплавленным телом). Наконец, делали и делают попытки определять продолжительность скорости осадконакопления по мощностям накопленных отложений, изучением их ритмичности («седиментационно метод песочных часов»).
Наиболее важными в абсолютной геохронологии является изотопные методы, основанные на определении времени полураспада ядер атомов радиоактивных элементов, протекающих в земной коре с одинаковой скоростью. Эти методы определения изотопного возраста (ядерной геохронологии, радиометрии, радиогеохронологии) постоянно совершенствуют. Среди распространенных следует упомянуть свинцовый, аргоновый, стронциевый и радиоуглеродного метода.
Свинцовый метод основан на определении изотопов свинца и гелия, являющихся конечными продуктами распада урана и Тория. Он надежный, хорошо разработанный и дает удовлетворительные результаты датирования докембрийских образований. Главным ограничением его применения является редкость используемых для анализа природных минералов (обычно монацита, уранинита, ортит).
Аргоновая или калиево-аргоновый, метод разработан в СССР Е. К. Герлинга сейчас распространенным. Базируется он на преобразовании изотопа 40К на Аргон. Определение возраста осуществляют по соотношению 40Аг/40К в таких распространенных минералах и горных породах, как слюды, калиевые полевые шпаты, роговые обманки, пироксены, глауконит, некоторые соли. Следовательно, этот метод пригоден для датировки большинства изверженных пород и некоторых осадочных (глауконитовмисних, соленосных и др.).. Ограничение его использование связано с чувствительностью к следующим воздействиям, разнообразных «Омоложенные» в результате выветривания или Метаморфогенные-метасоматических процессов.
Стронциевый или рубидиевого-стронциевый, метод основан на распаде 87Rb и превращении его в изотоп 87Sr, обычно содержится в калиевых минералах, чаще всего - в слюдах. Широко этот метод используется для контроля аргоновых определений.
Радиоуглеродной метод базируется на определениях радиоактивного изотопа углерода 14С, образующегося в атмосфере, а затем усваивается растениями. Его используют для датировки отложений, время образования которых не превышает 50-70 тыс. лет, поэтому его можно применять в археологии, антропологии и для расшифровки геологической истории последнего этапа четвертичного периода.
На базе методов изотопной геохронологии разработан Геохронологическая шкалу, которую постоянно уточняется. Существует несколько вариантов такой шкалы. В них датированы не только периоды и эпохи (начало, завершение, продолжительность), но и века и даже некоторые палеонтологические зоны для мезо-кайнозоя. Поскольку точность радиохронологичних методов составляет в среднем 3-5%, определение возраста раннепалеозойских и докембрийских отложений геологических тел и событий осуществляют иногда со значительным искажением, или без таковой же высокой вероятности, что является характерным для более молодой истории. Результаты абсолютной геохронологии очень важны для установления возраста магматических образований, особенно интрузивных. В целом они не только дополняют или уточняют определение относительного возраста, но и вносят в датировке новый элемент информации о времени, дают исходный материал для некоторых количественных исследований. Впрочем, определения абсолютного возраста пока не может полностью заменить определения относительного возраста.