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1896年，亨利·贝克勒尔意外地发现铀是不稳定的，他从铀中发现了一种神秘的辐射，这种辐射不仅可以穿过厚厚的纸层，还能让完全避光保护的照相底板感光。他称铀的这种现象为“自发的放射性”。铀是常见元素中最重的一种，它有各种不同的形式，即多种同位素。在每种同位素的原子核中，不同数量的中子每时每刻都在努力阻止92个质子的分离。最终它们总会失败，原子核将会碎裂，飞出大大小小的碎片。
最常见的铀原子是 238 U，它有146个中子拉着质子，在经历44.6亿年的半衰期后，会有一半的铀被转化成铅。原子弹中常用的同位素 235 U（含有143个中子）分解的速度更快，半衰期也就更短，为7.04亿年（因此这种同位素的放射性更强，对我们的危害更大）。
铀衰变产生的铅通常会留在坚硬的锆石晶体中（不过铅原子和锆石并不是特别适配，多亏如此，锆石在生长过程中不会吸收任何铅原子，它才正好能被用作时间机器）。因此，人们可以使用现代原子计数器（质谱仪）测量每块晶体中不同的铀和铅同位素的含量，并尽可能精确地确定每种同位素的半衰期，最后根据这些数据，便可以计算出锆石晶体的形成时间（精确到年）。
当然，我们还需要进行交叉检验。因为在长期的地下生活中，有些锆石可能会失去或得到极少量的铅或铀，从而使原子钟显示的时间不准确。打个比方，我们可以比较同一块锆石晶体中两种铀同位素的定年，如果结果相同，就说明年代一致，结果应是可信的。如果它们的结果不同，即给出的定年不一致，就说明有某种因素影响了原子钟的工作，这些结果可能就会被舍弃。
即使使用锆石做原子钟有很多注意事项和前提条件，它对地质学家而言也是一份十分珍贵的礼物。因为大多数矿物都无法指示时间：石英颗粒可能会带给我们很多丰富的故事，无论是关于冷却的岩浆还是结晶的矿脉，但它们并没有告诉我们这些故事是何时发生的。晶粒中的石英可能在100万年前结晶，也可能在10亿年前就结晶了，根据现有信息，我们根本无法做出判断。当我们试图还原地球丰富的历史时，无法锚定时间点会让我们垂头丧气，无能为力（事实上，石英也保留了一些时间的痕迹，不过是更靠近现在的时间，我们将在后文中进一步叙述）。可以说，是锆石等矿物帮助我们初步造出了地质学上的“时间机器”，我们才得以去往地球形成的初期遨游。
如今，对地质学家来说，锆石定年法已成为深时事件的主要计时器。人们认为，计时器测定的年代浮动应不超过总年龄的1%，方能称为精确。也就是说，对于数亿或数千万年前发生的结晶事件，定年结果的精确度要在±100万年之内。为了将锆石定年法的精确度提高哪怕一点点，人们付出了巨大的努力：比如设计更好的原子计数器，或者设法更好地确定不同同位素的放射性衰变率。再或者，我们也可以非常轻柔地去除锆石晶体的外层部分，因为那里最容易被污染。这需要花费很多精力，但毕竟最重要的是得到准确的时间结果，为此再谨慎也不为过。
我们的鹅卵石中可能含有几十到几百粒锆石晶体，每粒晶体都可以单独定年，这些定年结果将精确地（精确到1%或更进一步）标明单粒锆石晶体在某个岩浆室中或一条不断生长的山脉的根部生长的时间，哪怕这两个地方早已不复存在。但是，岩浆室究竟有多大？山脉究竟有多长？就这样，地质学家开始与精确的数字打交道，通过对样本中的锆石晶体进行年代测定，得出其年代范围，并了解这些锆石晶体聚集的过程。如此一来，我们就可以穿越层层迷雾，看到那些许久以前的大事件。
我们的鹅卵石可能带有浓浓的阿瓦隆尼亚特色。相当多的锆石都有6亿多年的历史，有些甚至有7亿多年。地质学家认为它们通常来自阿瓦隆尼亚大陆上的巨型火山喷发，与正在凝固的深层岩浆室有关，每个喷发阶段持续数千万年。再往前，这种证据就越来越少见了，直到10亿年前才出现了另一批锆石。还有一些比阿瓦隆尼亚大陆还要古老的锆石，有20亿年之久的历史。这又是怎么回事？也许阿瓦隆尼亚在漂移过程中，与更古老的大陆（如现在的非洲部分地区）相撞或相接了，于是它从那古老的地壳中带出了一些沉积物，其中就包括那些锆石。同样，阿瓦隆尼亚的锆石也有可能出现在其他大陆上，就像是一张递出的矿物名片。
这种历史记录被混合均匀的过程让单个火山爆发的影响几乎可以忽略不计，即使它们像喀拉喀托火山爆发那样剧烈。重要的是整体趋势，其中的细节已经丢失。丢失得更多的，是产出这些锆石的阿瓦隆尼亚景观的形状。在阿瓦隆尼亚的地貌不断演变，发生了彻底变化后，我们也很难凭借那些仅存的直径不到一毫米的碎片（哪怕有数万亿个）来确定这些火山是像富士山那样对称美观，还是像圣海伦斯火山那样部分坍塌。阿瓦隆尼亚大陆的微小碎片存留了下来，其中一些还在生动地讲述着漫长而复杂的故事，但毕竟完整连续的地表已消失不见，再难追回。任何高出海面的地貌，都不得不面临被侵蚀的命运。