根据天然放射性同位素自发地进行衰变或衰变时发射出的射线(主要是α射线)对周围物质作用所产生的某种现象,可以将同位素测年方法分成两大类:
1)根据放射性同位素的衰变定律测定年龄。该大类又分四小类。
a. 通过测定天然放射性同位素与衰变的最终稳定子体之间的含量比确定年龄。如U-Pb法、K-Ar法、Rb-Sr法、Sm-Nd法等。它们是测定地质年龄和宇宙样品年龄的主要方法。
b. 通过测定衰变系列中某两个中间性子体的同位素比值测定年龄。如测定年轻沉积物的U系子体法:234U-238U、230Th-238U、230Th-234U、230Th-231Pa、210Pb法等。
c. 利用由于放射性衰变引起自然界中某些元素同位素组成有规律的系统变化测定年龄。如普通铅法、Os同位素法。
d. 已知母体同位素的起始量,并测定现有含量,根据两者比值计算年龄,为14C法。
2)根据射线对周围物质的作用所产生的次级现象测定年龄。如裂变径迹法,热释光法等。
在以上这些同位素测年方法中,与地质调查关系密切和应用比较普遍的有U-Pb法、Rb-Sr法、Sm-Nd法、K-Ar法,这四种方法是同位素地质年代学的支柱,近些年U系子体法发展迅速,Re-Os法也发展很快,Lu-Hf法主要应用在有关壳-幔方面的基础地质研究,La-Ce法地质应用至今还处在探索阶段。这些方法不仅用于测年,Pb、Sr、Nd、Os、Ce等同位素还是极有价值的同位素地球化学示踪工具