La chronostratigraphie est une branche de la stratigraphie dont l'objet est l'étude de l'âge des couches de roches en relation au temps. Le but de la chronostratigraphie est de classer les différentes séquences et époques des dépôts de roches en fonction de la région géologique, et finalement d’établir un registre géologique complet de la Terre. La nomenclature stratigraphique standard est le système chronostratigraphique fondé sur des intervalles de temps paléontologiques définis par des assemblages de fossiles connus (biostratigraphie). La chronostratigraphie permet de donner un sens aux interfaces et intervalles des assemblages de fossiles. La chronostratigraphie repose largement sur la géologie isotopique et sur la géochronologie pour obtenir une datation brute d’unités rocheuses connues et bien définies contenant des assemblages spécifiques de fossiles définis par le système stratigraphique. Toutefois, dans la pratique, il est très difficile de dater directement par les isotopes la plupart des fossiles et des roches sédimentaires et donc, des ajustements doivent être faits afin d’obtenir une date réaliste pour le début de l’intervalle. La méthode utilisée dérive des principes de superposition et d’inclusion. Comme les apparitions des roches magmatiques ont lieu à des moments précis dans le temps et peuvent être considérées comme instantanées à l’échelle du temps géologique, et comme elles contiennent des assemblages minéraux qui peuvent être datés de façon juste et précise par méthodes isotopiques, la construction d’une colonne stratigraphique va reposer essentiellement sur les roches volcaniques et plutoniques. Le métamorphisme, souvent associé avec la formation de faille, peut aussi permettre d’encadrer les différents intervalles d’une colonne chronostratigraphique. Les roches métamorphiques peuvent parfois être datées et délimiter la période à laquelle la couche a commencé à se former. Mais ce procédé est complexe et demande beaucoup d’efforts.

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Magnétostratigraphie
La magnétostratigraphie est une approche stratigraphique basée sur la reconnaissance de « magnétozones », des ensembles sédimentaires diachrones portant un signal paléomagnétique. Le champ magnétique terrestre connaît des inversions de polarité plus ou moins fréquentes à l'échelle des temps géologiques. Ces inversions étant enregistrées dans les sédiments, les minéraux magnétiques en deviennent des indicateurs. Ils permettent d'affiner la chronologie des étages de fossiles et d'autres évènements géologiques ayant laissé des traces.
Lithostratigraphie
thumb|upright=1.2|Les couches géologiques en Salta (Argentine). La lithostratigraphie est une approche stratigraphique consistant en l'étude des empilements sédimentaires, d'un point de vue géométrique, lithologique et pétrographique. La lithostratigraphie définit des unités lithostratigraphiques d'après la reconnaissance de faciès et de discontinuités, en accord avec la loi de Walther (la succession verticale des faciès reflète une migration latérale des paléoenvironnements).
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La biostratigraphie est l'étude de la répartition des espèces fossiles dans les strates sédimentaires et donc dans les temps géologiques. Par des études paléontologiques, elle se donne pour objectif l'établissement d'une chronologie relative. La biostratigraphie intervient par ailleurs comme support de corrélation pour la plupart des autres disciplines des sciences de la Terre. La biostratigraphie utilise des fossiles stratigraphiques pour établir des biozones, une unité fondamentale définie à partir de l'extension d'un ou de plusieurs taxons (a priori, des espèces).
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