ธรณีประวัติ ตั้งแต่โลกเริ่มเย็นตัวลงเมื่อ 4,600 ล้านปีที่แล้ว มีการเปลี่ยนเกิดขึ้นเรื่อยมาจนทำให้โลกมีสภาพเช่นปัจจุบัน การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวมีผลทำให้บริเวณที่เคยเป็นทะเลบางแห่งกลายเป็นภูเขา ภูเขาบางลูกถูกกัดเซาะเป็นที่ราบนอกจากนั้นยังมีผลถึงวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต ซึ่งมีทั้งการดำรงอยู่ การเกิดใหม่การกลายพันธุ์และการสูญพันธุ์ของพืชและสัตว์ต่าง ๆ ของโลก การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวเกิดขึ้นทั้งแบบค่อยเป็นค่อยไปและแบบฉับพลันที่เกิดจากแผ่นดินไหว ภูเขาไฟระเบิด และแผ่นดินถล่ม
อายุทางธรณีวิทยา ซึ่งโดยทั่วไปมี 2 แบบ ถ้าเป็นการหาอายุที่ใช้วิธีเทียบเคียงจากการลำดับชั้นหินข้อมูลอายุทางธรณีวิทยาของซากดึกดำบรรพ์ที่พบในหินนั้น และลักษณะโครงสร้างทางธรณีวิทยาของชั้นหิน เรียกว่า อายุเปรียบเทียบ แต่ถ้าเป็นการหา อายุของชั้นหินหรือซากดึกดำบรรพ์โดยตรง โดยใช้วิธีคำนวณจากธาตุกัมมันตรังสีที่มีอยู่ในหิน เรียกว่า อายุสัมบูรณ์
อายุเปรียบเทียบ (Realative age) เป็นอายุหินเปรียบเทียบซึ่งบอกว่าหินชุดใดมีอายุมากหรือน้อยกว่ากัน อายุเปรียบเทียบหาได้โดยอาศัยข้อมูลจากซากดึกดำบรรพ์ที่ทราบอายุ ลักษณะการลำดับของชั้นหินต่าง ๆ และลักษณะโครงสร้างธรณีวิทยาของหิน แล้วนำมาเปรียบเทียบกับช่วงเวลาทางธรณีวิทยาที่เรียกว่า ธรณีกาล (Geologic time) ก็จะสามารถบอกอายุของหินที่เราศึกษาได้ว่าเป็นหินในยุคไหน หรือมีช่วงอายุเป็นเท่าใด
อายุสัมบูรณ์ (absolute age) เป็นอายุของหินหรือซากดึกดำบรรพ์ที่สามารถบอกเป็นจำนวนปีที่ค่อนข้างแน่นอน การหาอายุสัมบูรณ์ใช้วิธีคำนวณจากครึ่งชีวิตของธาตุกัมมันตรังสีที่มีอยู่ในหินหรือซากดึกดำบรรพ์ที่ต้องการศึกษา ธาตุกัมมันตรังสีที่นิยมนำมาหาอายุสัมบูรณ์ ได้แก่ ธาตุคาร์บอน-14ธาตุโพแทสเซียม-40 ธาตุเรเดียม-226 และธาตุยูเรเนียม-238 เป็นต้น การหาอายุสัมบูรณ์มักใช้กับหินที่มีอายุมากเป็นแสนหรือล้านปีซากดึกดำบรรพ์ คือ ซากและร่องรอยของสิ่งมีชีวิตทั้งพืชและสัตว์ที่เคยอาศัยอยู่ในบริเวณนั้น เมื่อตายลงซากก็จะถูกทับถมและฝังตัวอยู่ในชั้นหินตะกอน นักธรณีวิทยาใช้ซากดึกดำบรรพ์เป็นหลักฐานบอกกล่าวถึงประวัติความเป็นมาของพื้นที่ต่างๆ ซึ่งสามารถบอกถึงสภาพแวดล้อมในอดีตว่าเป็นบนบกหรือในทะเล เป็นต้น นอกจากนั้นซากดึกดำบรรพ์ยังสามารถบอกช่วงอายุของหินชนิดอื่นที่อยู่ร่วมกับหินตะกอนเหล่านั้นได้ด้วย
ซากดึกดำบรรพ์ดัชนี (Index fossil) เป็นซากดึกดำบรรพ์ที่บอกอายุได้แน่นอน เนื่องจากเป็นซากดึกดำบรรพ์ที่มีวิวัฒนาการทางโครงสร้างและรูปร่างอย่างรวดเร็ว มีความแตกต่างกันแต่ละช่วงอายุอย่างเด่นชัด และปรากฏให้เห็นเพียงช่วงอายุหนึ่งแล้วก็สูญพันธุ์ไป
การศึกษาเวลาเปรียบเทียบโดยอาศัยหลักความจริง มี อยู่ 3 ข้อคือ
1. กฎการวางตัวซ้อนกันของชั้นหินตะกอน(Law of superposition)
2. กฎของความสัมพันธ์ในการตัดผ่านชั้นหิน(Law of cross-cutting relationship)
3. การเปรียบเทียบของหินตะกอน(correlation of sedimentary rock)
