Dies war die erste Methode, die zur Datierung sehr alter Gesteine entwickelt wurde. Die Halbwertszeit von U-238 ist 4,468 Miard. Jahre (Standardalter der Erde). U-235 hat eine Halbwertszeit von 704 Mio. Jahren und Th-232 14 Miard. Jahre. Alle jene zerfallen in Stufen in andere Elemente, Polonium eingeschlossen, und schliesslich Blei (Pb).

Die verschiedenen "Eltern-"isotope führen zu verschiedenen "Tochter"-isotopen von Blei: U-238 führt zu Pb-206, U-235 führt zu Pb-207, Th-233 führt zu Pb-208. Abkömmlinge dieser Bleiisotope in einer Probe werden gemessen und mit den Abkömmlingen der überbleibenden Elternisotope verglichen, um das Alter der Proben zu bestimmen.

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