La datation absolue repose sur l'analyse de certains isotopes radioactifs présents dans les minéraux. Ces isotopes se désintègrent à un taux constant et prévisible au cours du temps. En mesurant la proportion des isotopes parents et des isotopes fils produits par la désintégration, il est possible de calculer l'âge du minéral. La demi-vie de l'isotope, qui est le temps qu'il faut pour que la moitié des isotopes se désintègrent, est un paramètre crucial dans ces calculs.

La datation absolue implique généralement trois étapes principales : prélèvement des échantillons, mesure de l'activité radioactive des isotopes intéressants, et calcul de l'âge basé sur la connaissance de la demi-vie de l'isotope ainsi que des concentrations mesurées par rapport à l'isotope parent et l'isotope fils. Il est essentiel de comprendre le système isotopique et s'assurer qu'il est resté fermé au cours du temps, c'est-à-dire qu'aucun isotope n'a été ajouté ou perdu depuis la formation du minéral.

La méthode Rubidium-Strontium (Rb-Sr) repose sur la radioactivité de l'isotope 87Rb, qui se transforme en 87Sr avec une demi-vie d'environ 48,8 milliards d'années. Cette méthode est utilisée pour dater des roches ignées et métamorphiques. La formule générale pour déterminer l'âge avec la méthode Rb-Sr est : \[ t = \frac{1}{\lambda} \ln(1 + \frac{\text{D}}{\text{P}}) \] où D est la concentration de l'isotope fils (Sr), P est la concentration de l'isotope parent (Rb), et λ est la constante de désintégration.

La méthode Uranium-Plomb (U-Pb) est souvent appliquée aux minéraux comme le zircon, dans lesquels l'uranium est incorporé, mais pas le plomb. Il existe deux chaînes de désintégration : 238U vers 206Pb avec une demi-vie de 4,47 milliards d'années et 235U vers 207Pb avec une demi-vie de 704 millions d'années. L'équation de base pour la chaîne 238U → 206Pb est similar : \[ t = \frac{1}{\lambda} \ln(1 + \frac{\text{Pb}_{206}}{\text{U}_{238}}) \] Cette méthode offre des mesures très précises et est l'une des plus utilisées pour dater les formations terrestres les plus anciennes.

La datation Potassium-Argon (K-Ar) utilise la désintégration de 40K en 40Ar qui se produit avec une demi-vie de 1,25 milliards d'années. Idéale pour la datation des roches volcaniques, cette méthode repose sur le fait que 40Ar, un gaz, s'échappe facilement des structures rocheuses en fusion. Lorsque la roche se solidifie, 40Ar est emprisonné dans le minéral, ce qui permet de mesurer l'âge du dernier événement de refroidissement. La formule est : \[ t = \frac{1}{\lambda} \ln(1 + \frac{\text{Ar}_{40}}{\text{K}_{40}}) \].