Les études de détermination de l’âge fondées sur les concentrations élémentaires ou isotopiques de l’otolithe sont motivées par la nécessité constante d’avoir des renseignements précis sur la structure d’âges dans de nombreuses études sur les poissons. L’objectivité de l’analyse élémentaire est attrayante face à la subjectivité qui peut entacher ou invalider l’interprétation des anneaux des otolithes ou d’autres structures. Il s’ensuit que toutes les études de détermination de l’âge selon des méthodes chimiques ont été axées sur l’échelle annuelle et qu’elles ont pratiquement toutes été utilisées pour valider les méthodes plus traditionnelles et moins coûteuses de détermination de l’âge.

La datation radiochimique de structures calcifiées des coraux et des mollusques existe depuis longtemps. Les mêmes notions sous-jacentes s’appliquent aux otolithes de poisson et sont fondées sur des principes de physique bien établis régissant la désintégration radioactive. Les isotopes radioactifs sont incorporés aux otolithes des poissons exactement de la même manière que les isotopes stables de n’importe quel élément. Une fois incorporés à l’otolithe, les isotopes radioactifs se désintègrent en radionucléides de filiation, qui sont eux-mêmes retenus dans la structure cristalline acellulaire. Comme les périodes radioactives du radionucléide mère et du radionucléide de filiation sont connues (et fixes), le rapport entre les deux est un indice du temps écoulé depuis l’intégration du radionucléide mère dans l’otolithe. On approche de l’équilibre séculaire au fur et à mesure que le taux de perte (par désintégration) du radionucléide de filiation devient égal au taux de perte du radionucléide mère. Les coefficients d’isotopes radioactifs dans les otolithes entiers peuvent être interprétés, à condition de satisfaire à certaines hypothèses plutôt problématiques. Cependant, le noyau extrait de l’otolithe reflète le temps écoulé depuis sa formation, ce qui est très comparable à l’âge du poisson. Comme l’interprétation du noyau de l’otolithe permet aussi d’éviter les hypothèses précitées, elle est largement répandue comme moyen d’obtenir des résultats plus fiables que n’en donnerait l’interprétation de l’otolithe entier.

Deux paires d’isotopes ont été favorisées dans la détermination de l’âge d’espèces de poissons problématiques : ²¹⁰Pb:²²⁶Ra et ²²⁸Th:²²⁸Ra. Appliquée à l’analyse du noyau extrait de l’otolithe, la technique radiochimique semble à la fois objective et précise dans l’estimation de l’âge du poisson. Néanmoins, les concentrations d’isotopes à mesurer sont extrêmement faibles, d’où une précision d’analyse qui n’est souvent pas optimale. L’efficacité discriminatoire actuelle est de l’ordre de 5 ans pour ²¹⁰Pb:²²⁶Ra et de l’ordre de 1 à 2 ans pour ²²⁸Th:²²⁸Ra, cela sur des fourchettes d’âges de 0-40 et de 0-8 ans, respectivement. Par conséquent, cette approche convient mieux aux espèces chez lesquelles les interprétations d’âge sont très divergentes, par exemple Sebastes ou Hoplostethus.