Les chronomètres le plus couramment utilisés en géologie sont basés sur la désintégration radioactive de certains éléments chimiques, qui comportent des variétés (isotopes) instables, susceptibles de se transformer en un autre élément chimique à une vitesse rigoureusement déterminée (ce sont de véritables horloges atomiques). 

LE RADIOCARBONE

La méthode la plus connue du public est celle dite « du carbone 14 » (on écrit : ¹⁴C), mais son application demeure limitée. La période de désintégration de l’isotope 14C étant de 5.600 ans, au bout de 40.000 ans, la quantité résiduelle de cet isotope devient si faible que nos appareils ne peuvent plus la mesurer : au-delà de cette valeur, la méthode ne peut donc plus être utilisée.  

LA THERMOLUMINESCENCE 

Comme le ¹⁴C, la méthode de la thermoluminescence (TL) a d’abord été mise au point pour les besoins de l’archéologie (datation de céramiques ou de foyers), avant d’être adaptée au volcanisme.

Cette méthode consiste en l’étude de la désintégration radioactive d’éléments tels que ²³⁸U, ²³²Th, ⁴⁰K. Par un chauffage rigoureusement contrôlé, on peut faire restituer au cristal l’énergie emmagasinée, sous forme d’une émission lumineuse. La mesure de l’intensité de cette luminescence permet de calculer le temps qui s’est écoulé depuis la dernière fois que le cristal a été chauffé. (…) 

Les valeurs obtenues fixent un bon ordre de grandeur, mais sont toujours entachées d’une importante marge d’incertitude. Elle n’en demeure pas moins la méthode qui, et de très loin, a le plus apporté à la chronologie des éruptions de la Chaîne des Puys (Lemptégy n’a pas été daté autrement). 

LES DIAGRAMMES POLLINIQUES 

Les méthodes de mesures physiques peuvent être complétées par une autre approche : la palynologie (science des pollens). (…) 

Dans les meilleurs cas, cette méthode peut être plus précise que les mesures physiques directes sur les minéraux ou la lave.