地质学家的工作是讲述地球历史的真实故事，更确切地说，是一个更真实的地球历史故事。一百年前，我们对故事的长短一无所知-我们没有时间的标准。今天，借助同位素测年方法，我们几乎可以确定岩石的年龄，也可以绘制岩石本身的图。为此，我们要感谢上世纪初发现的放射性。

        需要地质钟

        一百年前，我们对岩石时代和地球时代的想法还很模糊。但显然，岩石是很老的东西。从岩石的数量，加上形成岩石的过程（侵蚀，埋葬，化石，隆升）的不可察觉的速度来看，地质记录必须代表数百万年的历史。正是这种见解（最初于1785年表达）使James Hutton成为地质学之父。

        因此，我们知道“很深的时间”，但对其进行探索令人沮丧。一百多年来，安排其历史的最佳方法是使用化石或生物地层学。这仅适用于沉积岩，并且仅适用于其中一些。前寒武纪的岩石只有最稀有的化石。没人知道地球的历史是多少！我们需要一种更精确的工具（某种时钟）来开始对其进行测量。

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        同位素约会的兴起

        1896年，亨利·贝克勒尔（Henri Becquerel）意外发现放射性表明了可能的可能性。我们了解到某些元素会发生放射性衰变，自发地转变为另一种原子，同时释放出能量和粒子的爆发。该过程以恒定的速率发生，并且与时钟一样稳定，不受普通温度或普通化学物质的影响。

        使用放射性衰变作为测年方法的原理很简单。考虑一个比喻：一个充满木炭的烧烤炉。木炭以已知的速率燃烧，如果您测量剩余的木炭和形成的灰分，您可以知道烤架点燃了多久。

        照亮烧烤架的地质条件是矿物颗粒凝固的时间，无论是在古老的花岗岩中还是在新鲜的熔岩流中凝固的时间。固体矿物颗粒会捕获放射性原子及其衰变产物，从而有助于确保准确的结果。

        发现放射性后不久，实验者就发布了一些岩石的试验日期。厄内斯特·卢瑟福（Ernest Rutherford）意识到铀的腐烂会产生氦气，因此在1905年通过测量其中捕获的氦气量来确定铀矿的年龄。1907年，贝特拉姆·博特伍德（Bertram Boltwood）使用铅（铀衰变的最终产物）作为一种方法来评估某些古代岩石中铀矿矿物的年龄。

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        结果是惊人的，但为时过早。这些岩石看起来惊人地古老，年龄从4亿到超过20亿年不等。但是当时，没人知道同位素。一旦同位素被阐明，在1910年代，很明显放射性测年方法还没有准备就绪。 

        随着同位素的发现，测年问题又回到了第一位。例如，铀到铅的衰减级联实际上是两个，铀235衰减到207铅，铀238衰减到206铅，但是第二个过程慢了近七倍。（这使铀铅定年特别有用。）在接下来的几十年中还发现了约200种其他同位素。那些放射性的然后在艰苦的实验室实验中确定了它们的衰变率。

        到1940年代，这种基础知识和仪器的进步使开始确定对地质学家有意义的日期成为可能。但是，今天的技术仍在进步，因为随着向前迈出的每一步，都会提出并回答一系列新的科学问题。

        同位素测年方法

        同位素测年有两种主要方法。一个通过辐射来检测和计数放射性原子。放射性碳测年的先驱者使用这种方法是因为碳14（碳的放射性同位素）非常活泼，衰变半衰期仅为5730年。第一个放射性碳实验室是使用1940年代放射性污染时代之前的古董材料在地下建造的，目的是保持低背景辐射。即便如此，要想获得准确的结果仍需花费数周的患者计数，尤其是在残留放射性碳原子很少的旧样品中。该方法仍用于稀有的高放射性同位素，例如碳14和tri（氢3）。

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        对于衰减计数方法，大多数具有地质意义的衰减过程太慢。另一种方法是实际计数每个同位素的原子，而不是等待其中一些原子的衰变。这种方法比较困难，但更有希望。它涉及准备岩石样品并将其通过质谱仪运行，该质谱仪按照重量与这些硬币分选机之一一样整齐地逐个原子筛选。

        例如，考虑钾-氩定年法。钾原子有三种同位素。钾39和钾41是稳定的，但钾40经历了某种形式的衰变，使其转变为氩40，其半衰期为12.77亿年。因此，样品越老，钾40的百分比就越小，而相对于氩36和氩38来说，氩40的百分比就越大。数以百万计的原子（仅需几微克的岩石即可轻松计数）得出的日期相当不错。

        同位素测年是我们在地球真实历史上取得的整个进步的基础。在那数十亿年里发生了什么？足够的时间来适应我们所听说过的所有地质事件，还有数十亿个剩余事件。但是，借助这些约会工具，我们一直在忙于绘制更深的时间，而且故事每年都在变得越来越准确。