В геологических исследованиях можно различить четыре основных направления. Задачей первого из них (описательная геология) служит описание минералов, горных пород и их типов. Геологические исследования определенной территории начинаются с изучения и сопоставления горных пород, наблюдаемых на поверхности Земли в различных естественных обнажениях, а также в искусственных выработках - шурфах, карьерах, шахтах и т.п. Породы изучаются как в их природном залегании, так и путем отбора образцов, подвергаемых затем лабораторному исследованию. Второе направление (динамическая геология) заключается в изучении геологических процессов и их эволюции. Восстановление картины геологического прошлого составляет сущность третьего направления геологических исследований (историческая геология). Все три направления геологии неразрывно связаны друг с другом, и исследования каждого геологического объекта, как и любой территории, ведется со всех трех точек зрения.
Задачей четвертого направления - прикладной геологии являются поиски и освоение невидимых с поверхности («слепых», или «скрытых») месторождений.
Описательная геология изучает вещество и структуру земной коры. Ее разделы - минералогия (учение о минералах - природных устойчивых химических соединениях), петрография (учение о горных породах - структурно-вещественных ассоциациях минералов), структурная геология (учение о формах залегания геологических тел), кристаллография (изучающая форму и условия залегания кристаллических пород).
Минералогия - наука о природных химических соединениях (минералах) их составе, свойствах, особенностях и закономерностях физического строения (структуры), а также об условиях их образования в природе возникла в глубокой древности в связи с практическими потребностями человечества, широко использовавшего камень для различных целей. Главная задача минералогии - создание научных основ для поисков и оценки месторождений полезных ископаемых.
Первые сведения о минеральных телах появились в трудах древнегреческих и древнеримских писателей. Аристотель и Теофаст описали свойства ряда минералов, связывая их происхождение с дымом и парами, вырывающимися из недр Земли. Поиски и добыча минерального сырья для выплавки металлов, а также для медицины и алхимии привели в раннем средневековье к расширению сведений о минералах и рудах. Развитие горного дела в Европе и в России в VI—XIII вв. (добыча железа, олова, мусковита, каменной соли, янтаря, серебра и др.) привело к более тщательному исследованию руд.
В 1262 г. Альбертус Магнус написал трактат о минералах. В нем не делалось различия между между минералами, горными породами и рудами.
Как самостоятельная наука минералогия начала оформляться в эпоху Возрождения. Первое крупное обобщение по минералогии связано с именем немецкого ученого Георга Агриколы (Бауэра, 1494-1555), который в работе «О горном деле» систематизировал опыт горно-металлургического производства по процессам, описал 20 новых минералов и указал на лечебные свойства металлов и минералов.
В XVII и XVIII вв. минералогия стала бурно развиваться в связи с запросами нарождающейся промышленности. Появился ряд работ европейских ученых по кристаллографии и физическим свойствам минералов. Большое значение имели
труды М.В.Ломоносова (1757, 1763) и В.М.Севергина (1798), указавших, что присутствие одних минералов, как правило, служит признаком присутствия других.
В Западной Европе и Скандинавии развивается химическое направление.
До конца XIX в. минералогия формировалась как описательная наука, но далее, в связи с ростом запросов практики, минералоги стали уделять внимание теоретическому осмыслению проблем происхождения, состава и структур минералов. Огромное влияние на развитие минералогии оказали труды Д.И.Менделеева и правило фаз Дж.У.Гиббса, установившего законы перехода веществ из одного агрегатного состояния в другое (1874-1878).
По мере развития минералогии из нее в XIX в. выделились кристаллография и петрография, в начале XX столетия геохимия, а затем кристаллохимия. В XX в. изучение минералов направлено на выявление причинных связей между средой, условиями образования, составом, структурой и физическими свойствами реальных минералов.
Стала исследоваться роль живых организмов в образовании минералов, начали широко применяться физические методы не только для поиска, но и искусственного выращивания соответствующих минералов для практических целей.
Петрография - наука о горных породах, их минералогических и химических составах, структурах, условиях залегания, закономерностях распространения в земной коре и происхождении. Петрография тесно связана с минералогией, геохимией, вулканологией, тектоникой, стратиграфией и учением о полезных ископаемых.
Горные породы - природные агрегаты минералов более или менее постоянного состава, образующие самостоятельные геологические тела, слагающие земную кору. Термин «горные породы» впервые в современном смысле употребил в 1798 г. русский минералог и химик В.М.Севергин. Исследования горных пород проводились в целях обнаружения необходимых минералов и полезных ископаемых, поэтому развитие этих исследований тесно переплетается с развитием минералогии и поисками полезных ископаемых.
До середины XIX в. проблемы петрографии решались частично минералогией и общей геологией, в это время были заложены ее основы. В 1849 г. английский естествоиспытатель Генри Сорби впервые предложил изготовлять тонкие шлифы минералов и горных пород для их изучения в проходящем свете. Далее в практику исследований был введен ряд физических и химических методов, что в совокупности с появлением богатого петрографического материала уже к 20-м годам XX в. привело к созданию классификации горных пород. Были высказаны предположения о дифференциации первичной магмы и усвоения ею вмещающих пород.
В конце XIX в. русский ученый Ф.Ю.Левинсон-Лессинг показал, что родоначальным источником для образования магматических пород служат две принципиально различные магмы - кислая и основная. В 1920-х годах эта идея была поддержана американским геологом и петрографом и членом-корреспондентом АН СССР Р.Дейли. В 30-е годы американский петрограф Н.Боуэн выступил с гипотезой о существовании в недрах Земли одной базальтовой магмы. Вскоре был высказан ряд гипотез об иных путях образования гранитов - под действием глубинных эманаций (истечений), что получило развитие в 60-70-х годах на основании новых геологических и экспериментальных исследований.
