Эти методы определения относительного возраста применяют в тех случаях, когда слои горных пород не содержат окаменелостей. Кроме того, их используют как вспомогательные параллельно с палеонтологическими. Наиболее важными из непалеонтологических методов являются стратиграфический, минералого-петрографический, тектонический и геофизические. К сожалению, ни один из них не является универсальным.
Стратиграфический метод. Этот метод применяли задолго до возникновения исторической геологии как науки. Относительный возраст определяют по последовательности слоев в конкретном обнажении по принципу: слой, находящийся внизу, древнее слоя, залегающего над ним. Этот метод очень прост в употреблении и безошибочно приемлем в областях с горизонтально залегающими или слабо наклонными слоями. Но в районах, где породы смяты в сложные складки, стратиграфический метод надо применять с "большой осторожностью, так как слои в этих складках нередко перевернуты и более молодые породы лежат под более древними. Для того чтобы избежать ошибки, необходимо установить, как залегают слои, где находится их кровля и подошва. Выяснив все это, геолог составляет стратиграфическую колонку, на которой показаны правильная последовательность слоев, их состав и мощность.
Минералого-петрографический метод. Этот метод использовался для составления геологических карт задолго до введения палеонтологического метода. Он основан на изучении минерального и петрографического состава пород, структурных и текстурных особенностей пород. Принцип, положенный в его основу, очень прост: слои с одинаковой или близкой минералого-петрографической характеристикой считаются одновозрастными.
Этот метод можно безошибочно применять на небольших площадях, где одновозрастные породы обычно имеют один и тот же состав. Но на больших расстояниях его применять нельзя из-за того, что одновозрастные слои зачастую быстро меняют свой петрографический состав, так как они формировались в различных условиях. И наоборот, разновозрастные слои, формировавшиеся в одинаковых или близких условиях, часто имеют близкий петрографический состав.
Минералого-петрографический метод широко используется в настоящее время совместно со стратиграфическим в областях развития метаморфических и магматических горных пород или в районах распространения осадочных пород, не содержащих органических остатков, т. е. в тех случаях, когда нельзя применить палеонтологические методы.
Тектонический метод основан на идее об одновременности проявления тектонических движений на значительных площадях поверхности Земли. Применяя этот метод, геологи устанавливают между слоями осадочных и метаморфических пород перерывы и несогласия, вызванные тектоническими движениями, и прослеживают их на расстоянии. Слои, заключенные между двумя поверхностями несогласий, рассматриваются как одновозрастные. Тектонический метод используется в настоящее время совместно с минералого-петрографический и стратиграфическим для расчленения древних, докембрийских и более молодых пород, не содержащих окаменел остей. При этом следует всегда учитывать, что тектонические движения на больших территориях проявляются неодновременно и с разной скоростью. Поэтому тектонический метод приносит эффективные результаты на небольших площадях.
Геофизические методы основаны на изучении отдельных физических свойств горных пород. Их стали употреблять в стратиграфии совсем недавно, методика их применения все время совершенствуется. Основным из геофизических методов является электрокаротажный. Этот метод широко употребляют в нефтяной геологии. Принцип его достаточно прост, в его основе лежит измерение удельного электрического сопротивления слоев горных пород.
В скважину опускают специальный снаряд — зонд, соединенный электропроводами с самопишущим прибором. По мере опускания зонда в скважину на бумажной ленте самописец вырисовывает кривую — диаграмму изменения удельного сопротивления. Каждый слой имеет определенное сопротивление, и по каротажной диаграмме весь разрез скважины легко расчленяется на отдельные слои. Эти слои затем прослеживают в соседних скважинах по составленным для них каротажным диаграммам. Электрокаротажный метод позволяет расчленить разрез на отдельные слои и проследить их по площади.