Scala dei tempi geologici

A tali suddivisioni di tipo cronologico si fanno corrispondere suddivisioni di tipo stratigrafico: il sistema (che equivale al periodo), la serie (che equivale all'epoca) e lo stadio (che equivale all'età).

I nomi assegnati ai sistemi e ai periodi furono scelti in modo alquanto casuale. Molti erano ispirati a riferimenti geografici: ad esempio, il Cambriano fu detto così perché le rocce affioranti nel Galles (Cambria per i romani) furono fondamentali per la definizione di tale sistema e il Giurassico trasse nome dalle montagne del Giura. Altri nomi furono assegnati in base alla presenza nel sistema di rocce particolari: il Cretaceo venne così denominato dal latino creta, che indica particolari formazioni calcaree, e il Carbonifero dall'abbondanza di carbone nelle formazioni di quel sistema. Nell'ambito dei sistemi, sono state stabilite divisioni minori sulla base dei tipi di roccia e del loro contenuto fossilifero.

Di pari passo con il perfezionamento della datazione relativa, venivano fatti poco convincenti tentativi di determinazione di età assolute. Molto lontano dal vero andò l'eminente fisico William Kelvin, che calcolò sul finire del XIX secolo (basandosi sui plausibili tassi di raffreddamento della Terra) l'età del nostro pianeta in 20-40 milioni di anni. I suoi calcoli furono del tutto falsati per non aver potuto considerare una fonte aggiuntiva di calore, la radioattività. In seguito si scoprì che gli elementi radioattivi contenuti nei minerali decadono con un tempo di dimezzamento costante: questo risultato ha fornito uno strumento essenziale per l’assegnazione di valori assoluti delle età delle rocce.

Le prime determinazioni, all'inizio del XX secolo, si limitavano a rocce contenenti minerali di uranio, ma poi il metodo è stato sviluppato così da includere molti isotopi di altri elementi. Gli isotopi radioattivi a vita più lunga, come quelli dell'uranio e del potassio, che hanno tempi di dimezzamento dell'ordine di 4 miliardi di anni, sono particolarmente adatti per le datazioni geologiche. Viceversa, l'isotopo radioattivo del carbonio (carbonio 14), che ha tempo di dimezzamento di 5715 anni, è più adatto per la datazione di materiali archeologici risalenti a poche migliaia di anni fa.

La datazione radiometrica mette in risalto l'enorme lunghezza del Precambriano (oltre 4000 milioni di anni), in confronto a quella del Fanerozoico (570 milioni di anni), ossia del periodo che va dall'inizio del Cambriano fino al presente. Le suddivisioni stabilite in base ai fossili hanno portato alla definizione di periodi, che hanno durata variabile intorno ai 50 milioni di anni, e di intervalli temporali ancora più brevi, i cosiddetti piani, della durata di qualche milione di anni.

A partire dagli anni Sessanta si è sviluppato un nuovo tipo di stratigrafia, basato sulla scoperta delle successive inversioni periodiche effettuate dal campo magnetico terrestre nel corso dell’evoluzione del pianeta. Per la determinazione di un tempo assoluto, è stato essenziale stabilire una correlazione fra tali variazioni del campo magnetico e i metodi di datazione radiometrica: oggi la magnetostratigrafia, come è stato battezzato tale settore di studio, permette di determinare l'età di una roccia attraverso lo studio delle sue proprietà magnetiche.