Datazione relativa

Una datazione relativa stabilisce l'ordine di una sequenza di eventi, cioè non dà un'età in anni ma definisce la maggiore o minore antichità di una roccia rispetto ad un'altra.

Lo studio delle rocce sedimentarie, che contengono tracce degli eventi passati, consente una datazione relativa grazie a tre criteri: stratigrafico, litologico e paleontologico.
Questo è reso possibile considerando il principio dell'attualismo, formulato alla fine del ‘770 da J. Hutton, il quale afferma che “il presente è la chiave del passato”, cioè i processi geologici del passato sono simili a quelli che si possono osservare oggi.

Criterio stratigrafico

Quando è presente una stratificazione delle rocce, basandosi sul principio di sovrapposizione proposto da Stenone nel ‘600, si può affermare che in una successione di strati, quelli più antichi sono in basso, mentre in alto si trovano quelli progressivamente più recenti, a meno che un evento geologico eccezionale non abbia modificato la disposizione originaria.

Sempre a Stenone è attribuito il principio di orizzontalità originaria, secondo il quale gli strati sedimentari si depositano generalmente in posizione pressoché orizzontale. Quando perciò troviamo degli strati inclinati o piegati significa che hanno assunto questa posizione dopo la loro deposizione: in una pila di strati anche discordanti, ma non ribaltati, le formazioni orizzontali sono più recenti di quelle inclinate.

Secondo il principio di intersezione, intrusioni di magma o faglie sono necessariamente più recenti delle rocce che tagliano.

Per il principio di correlazione o continuità originaria gli strati sono inizialmente continui e se c'è un'interruzione significa che si è verificato un avvenimento (faglia, erosione, ecc.) dopo la deposizione che ha modificato l'ambiente.

Non sempre gli strati rocciosi sono conformi, cioè si sono deposti senza aver subito interruzioni; accade a volte che un particolare evento, come ad esempio l'abbassamento del livello marino, interrompa la deposizione, determinando la presenza di lacune.

Le lacune possono essere senza discordanza per cui gli strati sopra e sotto la superficie di discontinuità sono pressoché paralleli, oppure si può avere una discordanza angolare quando gli strati sottostanti sono inclinati rispetto a quelli che si trovano in alto.

A volte le lacune sono evidenziate hard-grounds, superfici indurite e intensamente colorate in rosso, nero, bruno, nodulose e irregolari, dello spessore che va da pochi millimetri a più di un metro.

Criterio litologico

Diversamente dal criterio stratigrafico, che si fonda sull'esame di rocce sedimentarie, il criterio litologico si può applicare a tutti i tipi di rocce. Esso consiste nello stabilire una correlazione fra due rocce anche se non si trovano in continuità fisica basandosi sulla natura, diffusione ecc., delle masse rocciose.
Strati litologicamente simili la cui formazione richiede particolari caratteristiche ambientali, anche se lontani orizzontalmente o verticalmente, possono considerarsi coevi.
Confrontando rocce, anche di continenti diversi, si possono stabilire eventuali rapporti di contemporaneità e di identità ambientale.

Criterio paleontologico

In base al principio di successione faunistica, secondo il quale gli organismi si succedono l'uno all'altro con un ordine ben definito, si possono identificare i diversi periodi geologici dai fossili che gli strati rocciosi contengono.
Sono soprattutto i fossili guida che permettono una correlazione paleontologica tra le rocce, anche lontane: ogni volta che si trova un particolare fossile guida in una roccia si può assegnare ad essa e agli altri fossili contenuti una precisa età di formazione.