* Các nhà địa chất sử dụng các phương pháp thực địa, phân tích trong phòng thí nghiệm, và mô hình số để giải mã lục sử Trái Đất và hiểu các quá trình xảy ra trên Trái Đất. Trong các cuộc khảo sát địa chất, các nhà địa chất thường dùng các thông tin nguyên thủy liên quan đến thạch học (nghiên cứu về các loại đá), địa tầng học (nghiên cứu các lớp trầm tích), và địa chất cấu tạo (nghiên cứu về thế nằm và sự biến dạng của đá). Trong một số trường hợp, các nhà địa chất cũng nghiên cứu đất, sông, địa hình, và băng hà; khảo sát sự sống hiện tại và quá khứ và các con đường địa hóa, và sử dụng các phương pháp địa vật lý để khảo sát phần bên dưới mặt đất.
- Các phương pháp thực địa
Công việc khảo sát địa chất thực tế hay thực địa thay đổi tùy theo nhiệm vụ được giao (đặt ra). Các công việc thông thường bao gồm:
Lập bản đồ địa chấtBản đồ cấu trúc: xác định các vị trí của các thành tạo đá chính và các đứt gãy, nếp uốn tác động lên (tạo ra) nó.Bản đồ địa tầng: Xác định các vị trí của các tướng trầm tích (tướng thạch học và tướng sinh học) hoặc lập bản đồ đẳng dày của các lớp đá trầm tíchBản đồ Surficial: Xác định vị trí của các loại đất và các tích tụ surficialKhảo sát các đặc điểm địa hìnhTạo ra bản đồ địa hìnhKhảo sát sự thay đổi của địa hình cảnh quan bao gồm:Các dạng xói mòn và tích tụThay đổi lòng sông tạo ra khúc uốn và thay đổimực xâm thực cơ sở (avulsion)?Các quá trình sườnLập bản đồ dưới bề mặt bằng phương pháp địa vật lý.Các phương pháp bao gồm:Khảo sát bằng sóng địa chấn ở độ sâu nôngThẩm thấu radar mặt đất (GPR)Ảnh điện trởCác phương pháp được sử dụng trong:Tìm kiếm hydrocacbonTìm nước ngầmXác định vị trí các kiến trúc cổ bị chôn vùiĐịa tầng học phân giải caoĐo đạc và mô tả các mặt cắt địa tầng trên bề mặtKhoan giếng và đo đạc trong giếngSinh địa hóa học và vi sinh địa họcThu thập mẫu để:Xác định các đường sinh hóaXác định các tổ hợp loài mớiXác định các hợp chất hóa học mớiVà sử dụng các phát hiện này đểHiểu sự sống trước đây trên Trái Đất và nó thực hiện chức năng và trao đổi chất như thế nàoTìm kiếm các hợp chất quan trọng để sử dụng trong dược phẩm.Cổ sinh vật học: khai quật các vật liệu hóa thạchDùng nghiên cứu sự sống trong quá khứ và sự tiến hóaDùng trưng bày trong bảo tàng và giáo dụcThu thập mẫu để nghiên cứu Niên đại địa chất và Niên đại chính xác (thermochronology) Băng hà học: đo đạc các đặc điểm của băng hà và sự di chuyển của-Các phương pháp trong phòng thí nghiệm
Trong lĩnh vực thạch học, các nhà thạch học xác định các mẫu đá trong phòng thí nghiệm bằng hai phương pháp là soi mẫu dưới kính hiển vi quang học và dưới kính hiển vi điện tử. Trong các phân tích khoáng vật quang học, mẫu lát mỏng được phân tích bằng kính hiển vi thạch học, nhờ đó các khoáng vật có thể được xác định qua các thuộc tính khác nhau của chúng bởi ánh sáng phân cực xuyên qua và mặt phẳng phân cực, gồm các tính chất của nó như khúc xạ kép, đa sắc, song tinh, và sự giao thoa bởi lăng kính lồi. Khi dùng máy dò điện tử, các vị trí riêng lẻ được phân tích về thành phần hóa học chính xác và sự thanh đổi về thành phần trong các tinh thể riêng lẻ.Các nghiên cứu về đồng vị bền và phóng xạ giúp con người hiểu hơn về thành phần vật chất bên trong, cũng như sự phát triển của địa hóa học về các loại đá.
Các nhà thạch học sử dụng dữ liệu về các bao thể và các thí nghiệm vật lý ở nhiệt độ và áp suất cao để tìm hiểu nhiệt độ và áp suất mà tại đó hình thành các pha tạo khoáng vật khác nhau, và bằng cách nào chúng biến đổi trong các quá trình mácma và biến chất. Nghiên cứu này có thể được ngoại suy từ thực tế để hiểu các quá trình biến chất và các điều kiện kết tinh của các đá mácma.Công trình này cũng giúp giải thích các quá trình xuất hiện trong lòng Trái Đất như sự hút chìm và sự tiến hóa của lò mácma.
