الجيولوجيا الإشعاعية العلم الذي يبحث في علاقة النشاط الإشعاعي بالجيولوجيا. ويمكن للعالم الجيولوجي، تحديد عمر الصخور، والأحافير والأجسام الأخرى، بقياس العناصر المشعة في تلك المكونات. تحتوي الأرض، ومياه المحيطات، والهواء الذي نتنفسه، وكافة الأحياء على كميات صغيرة من النشاط الإشعاعي. وهذا النشاط الإشعاعي تسببه : 1- عناصر اليورانيوم، والثوريوم المشعة ونواتجها المتحللة. 2- البوتاسيوم المشع. 3- كميات صغيرة من العناصر ذات النشاط الإشعاعي الأقل، كعنصر الساماريوم والروبيديوم. 4- الكربون المشع، والذي يتكون عندما تصطدم الجزئيات ذات الطاقة العالية ـ والتي تُسمى الأشعة الكونية ـ بغاز النيتروجين الموجود في غلاف الكرة الأرضية.
وتحتوي الصخور التي على سطح الأرض على خمسة أجزاء في المتوسط من اليورانيوم في كل مليون جزء من الصخر. واليورانيوم موجود في الأرض منذ تكوينها. ويتحلل مع مرور الزمن ليكون الرصاص، والهيليوم. ويُقاس معدل تحلل النظير المشع، بنصف العمر الافتراضي له، وهو الوقت المطلوب لتحلل نصف الذرات في النظير المشع، ليتحول إلى نظير مشع آخر. ويتكون نظير الرصاص - 206 من اليورانيوم -238، والذي يساوي نصف عمره الافتراضي أربعة بلايين ونصف البليون سنة. ويتكون الرصاص -207 من اليورانيوم -235، والذي يساوي نصف عمره الافتراضي 700 مليون سنة. ويقيس العلماء كميات النظائر المشعة، في عينة من الصخور، ثم يحسبون عمر الصخر من نسبة الرصاص -206 إلى اليورانيوم - 238، ونسبة الرصاص -207 إلى اليورانيوم -235، ونسبة الرصاص -206 إلى الرصاص -207. ويمكن إجراء حسابات مماثلة باستخدام نظائر مشعة أخرى. ويقدر العلماء، عمر النظام الشمسي بحوالي 4,5 بليون سنة، على أساس نسب الرصاص إلى اليورانيوم. ويتفق هذا الرقم مع أعمار الرجوم (الشُّهُب)، وأقدم الصخور القمرية كما تم حسابها عن طريق تحلل العناصر المشعة الأخرى.

يشبه تحلل النظائر المشعة طويلة العمر، الساعة الحائطية الضخمة التي تقيس الوقت بملايين أو بلايين السنين. ولهذه الساعة الزمنية مؤشر ثوانٍ، يُحسب به الوقت بآلاف السنين. وهذا يمثل الكربون المشع، الذي يساوي نصف عمره الافتراضي 5,700 سنة. لقد جعل تحليل الكربون المشع تحديد العمر الافتراضي للخشب، والعظام، والمواد التي كانت حية من قبل أمرًا ممكنًا.