Основним об’єктом вивчення геології є зовнішня кам’яна оболонка Землі або, як її ще називають,– земна кора. Для пізнання її складу, будови, історії розвитку, сутності процесів, що відбуваються на поверхні і в надрах планети необхідне вивчення всіх рівнів організації речовини літосфери: атомарного або рівня хімічних елементів; рівня мінералів, які складені атомами; гірських порід, які є сукупністю мінералів; верств і пачок, що складені асоціаціями порід; породних комплексів і земної кори в цілому. Складність процесу дослідження складу, будови і розвитку земної кори і Землі в цілому обумовила розгалуження геології на декілька наукових напрямків, основними з яких є:
· речовинна геологія, яка об’єднує науки, що вивчають хімічний, мінеральний, породний склад Землі;
· динамічна геологія, до складу якої входять науки про процеси на поверхні Землі та в її надрах;
· історична геологія яка, представлена низкою наук про історію Землі;
· прикладна геологія, в яку поєднані науки, спрямовані на практичне використання надр Землі.
До циклу наук речовинної геології відносяться мінералогічна кристалографія, мінералогія, петрографія, літологія та геохімія.
Мінералогічна кристалографія — це наука про кристалічний стан мінеральної речовини, зовнішню форму, внутрішню будову і властивості мінералів. Як самостійна наука існує з середини XVIII століття і до початку XX століття розвивалась спільно з мінералогією. Значний внесок у розвиток мінералогічної кристалографії зробили Н.Стено, Р.Ж.Аюї, М.І.Кокшаров, А.В.Гадолін, Є.С.Федоров, У.Г.Брегг, Л.Полінг, М.В.Бєлов. Враховуючи те, що мінерали, здебільшого, є кристалічними тілами, вивчення останніх має велике значення для всебічного дослідження мінералів, а через них – гірських порід і корисних копалин.
Метою мінералогії є вивчення мінералів – природних хімічно і структурно однорідних тіл, які мають певні фізичні властивості і утворились внаслідок тих або інших геологічних процесів. Це одна з найдревніших галузей геологічної науки. Перші описи і спроби класифікації мінералів знаходимо в роботах Арістотеля, Теофраста, Плінія Старшого, Біруні, Авіценни, Агріколи. Як самостійна галузь геологічної науки мінералогія сформувалась на межі XVIII і XIX століть. Значна роль у її розвитку належить А.Кронстедту, В.М.Севергіну, Й.Берцеліусу, А.Брейтгаупту, Е.Мітчерліху, Д.І.Соколову, П.В.Єрємєєву, Дж.Д.Дена, А.Є.Ферсману, українським мінералогам ХХ століття О.С.Поваренних і Є.К.Лазаренку.
Мінералами складені гірські породи, які мають певний мінеральний і хімічний склад, будову, походження, розподіл в земній корі. Вивчення гірських порід є задачею петрографії, яка відокремилась від мінералогії в якості самостійної галузі геологічної науки наприкінці XIX століття. Розвитку петрографії сприяли дослідження К.Г.Розенбуша, О.Мішель-Леві, П.Нігглі, Ф.Ю.Левінсона-Лесінга, Н.Л.Боуена, О.М.Заварицького, П.Есколи, Д.С.Коржинського, Ю.О.Кузнєцова та інших геологів. Основними напрямками петрографічних досліджень є вивчення магматичних і метаморфічних порід, фізико-хімічне і експериментальне моделювання процесів утворення гірських порід, визначення їх технічних і технологічних властивостей, які забезпечують можливість їх використання. Відносну самостійність має літологія – петрографія осадових порід.
Мінерали і гірські породи складені певними хімічними елементами. Закони їх розподілу, міграції в літосфері вивчає геохімія, яка виділилась з мінералогії на початку ХХ століття. Термін “геохімія” запровадив у 1838 році швейцарський хімік К.Ф.Шьонбейн, проте фундатором геохімії як самостійної галузі науки став український вчений, перший президент Академії наук України В.І.Вернадський. Значний внесок у розвиток геохімії зробили Ф.У.Кларк, В.М.Гольдшмідт, О.П.Виноградов, Д.І.Щербаков, М.М.Страхов, О.О.Сауков, О.І.Перельман. Геохімія певною мірою є синтезуючою наукою по відношенню до мінералогії і петрографії, об’єкти вивчення яких – мінерали і гірські породи – відображають певні етапи “життя” хімічних елементів. Крім того геохімічні дані використовуються для вирішення багатьох прикладних проблем, пов’язаних з прогнозом, пошуком і розвідкою родовищ корисних копалин та ін.
Динамічна геологія об’єднує науки про процеси, які відбуваються на поверхні Землі та в її надрах і які спричиняють утворення і руйнування мінералів, руд, гірських порід, викликають зміни форм і умов їх залягання, породжують землетруси і вулканічні виверження, а також формують і знищують мікро- та макроформи рельєфу, тобто визначають загальний вигляд поверхні земної кори і її внутрішню будову. В залежності від джерел енергії, всі геологічні процеси поділяють на внутрішні або ендогенні і зовнішні – екзогенні.
До ендогенних процесів відносяться рухи земної кори, магматизм і метаморфізм. Рухи земної кори та спричинені ними деформації гірських порід вивчає геотектоніка, фундаторами якої можна вважати згаданих вище Елі де Бомона, Е.Зюсса, Джемса Дона та О.П.Карпінського. Магма, її склад, продукти магматичної діяльності є об’єктами вчення промагматизм. Вивчення змін гірських порід в надрах Землі під впливом високої температури і тиску належить до задач вчення прометаморфізм.
Пряме відношення до динамічної геології має і вчення провнутрішню будову земної кулі, яке займається пізнанням складу, фізичних властивостей та агрегатного стану ядра Землі і його оболонок. Основним джерелом відомостей про них є результати вивчення земної кулі в цілому та гірських порід за допомогою фізичних методів, чим займається геофізика. В залежності від вивчення того чи іншого фізичного параметру Землі геофізика поділяється на гравіметрію, яка вивчає природу та величину сили земного тяжіння; магнітометрію – вчення про земний магнетизм; електрометрію – науку про електричні властивості гірських порід, геотермію – вчення про тепловий режим земної кулі та сейсмометрію – науку про розповсюдження пружних коливань в різних оболонках Землі.
З екзогенними процесами, тобто процесами, які протікають на поверхні землі під дією сонячної енергії, пов’язано формування осадових порід, певних типів родовищ корисних копалин і навіть еволюція тваринного та рослинного світу. Екзогенна динамічна геологія підрозділяється на вчення провивітрювання, тобто про процеси які обумовлюють руйнування та розкладення мінералів і гірських порід на поверхні Землі під впливом фізичних, хімічних та органічних агентів; гідрогеологію – вчення про геологічну діяльність підземних вод; океанологію – науку, яка займається вивченням “життя” океанів і морів в цілому та їх геологічної діяльності зокрема; гляціологію – вчення про геологічну діяльність льодовиків; геокріологію – вчення про геологічні процеси в зоні вічної мерзлоти.
Екзогенні процеси відіграють суттєву роль у формуванні форм рельєфу земної поверхні, проблемами виникненням яких, їх розвитком та закономірностями поширення займається така наука як геоморфологія.
Напрямок історичної геології об’єднує власне історичну геологію, яка вивчає історію розвитку земної кори, а також встановлює закономірності, що керують цим розвитком і послідовностю геологічних подій, які відбувалися на Землі протягом її існування; стратиграфію – вчення про верстви осадових порід і послідовність їх формування; палеонтологію – науку про викопні рештки тваринних та рослинних організмів; палеогеографію, яка займається реконструкцією фізико-географічних обстановок минулого, та палеокліматологію – науку про кліматичні умови формування осадових гірських порід. Фундаторами напрямку історичної геології слід вважати голандця Ніколаса Стено і англійця Вільяма Сміта, які заклали основи стратиграфії, а також французьких вчених Жоржа Кюв’є та Олександра Броньяра, котрі вперше реконструювали історію геологічного минулого Паризького басейну та склали перші палеогеографічні карти.
До прикладних галузей геології відносяться ті напрямки, які займаються вивченням надр Землі з практичною метою. Пріоритет тут належить вченню прокорисні копалини. Це наука, яка займається вивченням мінерального і хімічного складу корисних копалин, встановленням умов їх формування і залягання в земній корі, а також закономірностями їх поширення та напрямками використання. Одним з розділів вчення про корисні копалини є металогенія – наука, яка вивчає закономірності розподілу рудних корисних копалин в просторі та часі.
Прогнозування та пошуки родовищ корисних копалин базуються на результатах аналізу геологічної будови території, які отримують в процесі проведення геологозйомочних робіт кінцевим продуктом яких є різноманітні карти геологічного змісту. Ця робота вимагає узагальнення значної кількості фактичного матеріалу з мінералогії, петрографії, стратиграфії, тектоніки, палеонтології тощо і таке узагальнення є прерогативою регіональної геології.
На сьогоднішньому етапі розвитку геології частина функцій регіональної геології поступово переходить до формаційної геології, або як раніше її називали – вчення про формації.
Формаціологія – це відносно молода галузь серед геологічних наук. Її фундатор – Микола Сергійович Шатський, який не безпідставно зазначав, що в майбутньому наука буде використовувати не тільки індекси віку, але і індекси формацій і це буде надзвичайно цікава геологія. Основна мета формаціології полягає у встановленні законів та закономірностей формування порід, їхніх історико-геологічних асоціацій в земній корі в цілому, а також у науковому обґрунтуванні на цій основі пошуків родовищ корисних копалин.
Безпосередньо пошуками та розвідкою родовищ корисних копалин, оцінкою якісних і кількісних особливостей самих родовищ та економічної доцільності їх розробки займається така галузь геології як вчення про пошуки і розвідку родовищ корисних копалин.
Серед прикладних наук особливе значення належить інженерній геології, мета якої полягає у вивченні геологічних умов будівництва інженерних споруд. Сьогодні ця наука також вирішує цілу низку важливих проблем пов’язаних з впливом діяльності людини на літосферу та навколишнє середовище.
Освоєння океанських і морських глибин привело до виникнення морської геології, значення якої швидко зростає в зв’язку з тим, що на сьогоднішній час більше третини нафти видобувається з дна морів та океанів.
Завдяки інтенсивному вивченню космічного простору виникла космічна геологія, або порівняльна планетологія, яка займається дослідженням не тільки інших планет, але й впливом останніх на процеси, що відбуваються на Землі. Космічна геологія допомагає також пізнати і саму Землю, а фотознімки земної поверхні, отримані з космосу, широко використовуються при складанні регіональних геологічних карт і прогнозуванні пошуків родовищ корисних копалин.
Сьогодні людство стоїть на порозі екологічної катастрофи, відвернути яку можливо лише кардинальними змінами впливу людини на навколишнє середовище в усіх його аспектах і, в першу чергу, це стосується збереження природної рівноваги в усіх оболонках Землі, як природних системах. Пошуки шляхів боротьби з порушенням екосистем геологічного середовища породили і новий напрямок в геології – екологічну геологію, яка вивчає вплив життєдіяльності людини на геологічне середовище, небезпечні для існування людини геологічні процеси та розробляє заходи, направлені на боротьбу з негативними явищами. Відповідно, без пізнання усіх закономірностей еволюції Землі, процесів та явищ, що відбуваються на її поверхні та в надрах, без знання законів формування гірських порід і корисних копалин неможливо ефективно використовувати багатства Землі і правильно керувати науково-технічним прогресом з метою запобігання екологічної катастрофи.
