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地質知識積累和地質學的萌芽時期
（遠古～1450）
巖石和礦物知識的積累
對地質作用的認識
對地球的啟蒙認識
中世紀的地質學
地質學的奠基時期（14550～1750）
地質哲學思想的初步發展
對化石和地層的認識
巖石學、礦物學和礦床學的發展
地質學的形成時期（1750～1840）
地質考察旅行的興起
水成論和火成論
地質學體系的形成
災變論和均變論
地質學的發展時期（1840～1910）
地層學和古生物學
巖石學、礦物學和礦床學
動力地質學
地槽地臺學說和全球地質構造的理論綜合
20世紀地質學的發展（1910～ ）
地質學各分支學科的發展
大陸漂移說
地質學的新階段及板塊構造學說
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地質學發展史是人類在生產和探索地球奧秘的過程中，逐步認識地球的組成和結構，地球及其生物界演變的規律，特別是地殼和巖石圈運動規律，並為人類合理開發、利用和保護礦產資源保護環境服務的歷史。
人們對地球的認識源遠流長。在曲折的歷史發展過程中，原始樸素的地質知識逐漸形成瞭地質科學的知識體系。根據地質知識發展的程度，並參照其社會文化背景，可將地質學發展史劃分為5個時期。①地質知識積累和地質學萌芽時期（遠古～1450），以認識的直觀和解釋的猜測性為主要特征。②地質學奠基時期（1450～1750），其特征是隨著自然科學的誕生，地質知識趨向系統化。對地質現象試作理性解釋，並逐步建立瞭觀察和推理方法。③地質學形成時期（1750～1840），一方面地質知識得到較全面的概括和總結，另一方面，人們將地質作用、過程和結果聯系起來加以思考，給予解釋。地質思想、理論和學說十分活躍，由此初步形成瞭地質學體系。④地質學發展時期（1840～1910），其特征是地質知識和理論的發展，逐步形成瞭綜合分析方法，初步提出瞭全球性地質發展史的認識。⑤20世紀的地質學（1910～ ），這一時期特點是科學技術的發展使新的地質學說、地質學理論不斷湧現，地質學分支學科之間日益相互滲透，地質學與地球科學的其他學科相互溝通，形成瞭全球性地質學體系。
地質知識積累和地質學的萌芽時期
（遠古～1450）
遠古時代人類通過石器的采集和制作，逐步瞭解瞭巖石、礦物的某些性質。在經受地震、火山、洪水的災害並與之鬥爭的過程中，逐步認識瞭大自然中的地質現象和過程。這一時期，人們對地球和地質現象的認識是直觀的，解釋是猜測的、思辨的，體現瞭樸素的唯物主義自然觀。
巖石和礦物知識的積累 最初，古代人類利用巖礦的物理性質，如硬度、解理等制造石器。中國的藍田人、北京人所用石器大都由硬度較大的石英質礦物和巖石制成。舊石器晚期，出現於山頂洞文化時的鉆孔石質飾物，表明人類對巖石、礦物的相對硬度有瞭一定認識。新石器時期，人類已利用天然寶石類礦物，如瑪瑙，葉蠟石等作飾品。陶器的燒制，如仰韶期的彩陶，龍山期的黑陶，說明幾千年前人類對粘土的性質又有瞭一定認識。商、周是中國青銅器鼎盛時期，那時所用的銅礦石主要是自然銅和孔雀石。中國古代用鐵的歷史可追溯到商代，戰國時期，中國步入鐵器時代。
中國早期地學典籍記載瞭許多巖石和礦物知識。《山海經》將礦物分為金、玉、石、土4類，並記述瞭各自的色澤、特征、產地。約於戰國成書的《禹貢》記述瞭多種金屬礦物和非金屬礦物。《管子·地數》篇中的“山上有赭者，其下有鐵；上有鉛者，其下有銀”，論述瞭金屬礦產的共生關系。
秦漢以來，人們開始開發和利用石油、天然氣、煤和鹽。東漢班固（公元32～92）在《漢書·地理志》提到上郡高奴縣“有洧水，可”。，即燃字。這是中國最早關於石油的記載。中國石油開發最早的是延長油田。“石油”一詞首見於北宋沈括所著《夢溪筆談》。天然氣井在古代稱為火井。首見於《漢書》的鴻門火井位於現在陜西神木縣。張華的《博物志》以及西晉常璩的《華陽國志·蜀志》中都記載瞭有關四川天然氣的資料。
世界其他民族在早期也積累瞭豐富的巖礦知識。古希臘泰奧弗拉斯托斯的《石頭論》是最早的有關巖礦的專門著作。他描述瞭70多種礦物，將巖石分為石質和粘土兩大類，論述瞭顏色、硬度、結構，可燃性、可溶性等物理性質。古希臘的亞裡士多德在《氣象學》中討論瞭礦物成因。他認為地球內部的幹、熱的煙氣和濕冷的水氣相互作用產生各種各樣的礦物。
對地質作用的認識 人類在同自然災害的鬥爭中獲得地質作用知識。印度的吠陀經、希臘的奧非厄斯聖詩、中國的大禹治水傳說都表明人類早就認識到流水具有重要的地質作用。中國古代有豐富的地震記錄。《竹書紀年》記載的3800多年前的地震是現知世界最早的地震記錄。公元132年，中國的張衡發明制造瞭世界第一臺地震儀──候風地動儀。對火山地質作用的觀察和描述，最初多在火山活動頻繁的地中海等地區。古羅馬的斯特拉波提出火山是地球內部爆發力施放的安全閥。意大利的普林尼為研究火山而獻身，為世人留下寶貴的文獻。
中國古代有關海陸變遷的描述最早見於晉代葛洪所著《神仙傳》，其中載有“東海三為桑田”。《詩經·小雅·十月之交》描述瞭“高岸為谷、深谷為陵”的地殼變動的現象。
古希臘人從遠離海洋的高山發現海生貝殼等現象，提出瞭海陸變遷的觀點。色諾芬尼提出，化石是海生動物被大水挾加泥沙沖到陸地而形成。亞裡士多德認為“陸地和海洋的分佈不是永恒的”，海陸變遷是“按一定規律在一定時期發生的”。
對地球的啟蒙認識 古代學者一般持有整體地球觀，並重視萬物本原的探討。在中國有“陰陽說”和“五行說”。“陰陽說”源於公元前11世紀的《周易》。“五行說”最早見於文字的是《尚書·洪范》。五行中的“金”是概括瞭金、銀、銅、鐵等金屬的共同性質而抽象出來的。古希臘的泰勒斯認為自然界的根本元素是水。阿那克西曼德提出水、氣、土、火四種元素是組成萬物之本。古希臘的原子論學派用原子的旋渦運動來解釋地球的形成。畢達哥拉斯學派認為地球、天體、宇宙都呈球形。亞裡士多德則從對月食的觀察，以及星辰高度向北增加的現象，給予球形大地觀以經驗證明。古希臘人逐步形成瞭地球中心思想，盡管阿利斯塔克提出地球每年沿圓周軌道繞日一周的日心說，但由於歐多索克斯、亞裡士多德和C.托勒密等人的影響，地心說成為千年之久的正統學說。中國古代有蓋天說、渾天說、宣夜說3種對地球觀有影響的假說。渾天說在漢代得到很大發展。東漢張衡制造瞭渾天儀，所著《渾天儀圖註》是渾天說的代表作。
中世紀的地質學 歐洲在漫長的中世紀時期，由於宗教的禁錮，科學發展緩慢。但在東方的中國和阿拉伯則有較大的進步。阿拉伯學者阿維森納和比魯尼認識到巖層中的化石是海陸變遷的證據，化石的形成要經歷很長時間。阿拉伯人對於侵蝕、搬運、堆積等地質作用也多有記述。
這一時期，中國對於化石和地層的形成有許多科學的認識。唐代顏真卿，宋代沈括都把山崖中的螺蚌殼視為滄海桑田變化的見證。沈括在《夢溪筆談》中，對“蛇蜃”、“石筍”、“螺蚌殼”等動、植物化石作瞭較為正確的解釋。宋代朱熹明確指出，巖石“即舊日之土”，化石螺蚌殼“即水中之物”，他認為由於地殼變動“下者變而為高，柔者變而為剛”，對地層和化石形成給予瞭科學的解釋。在杜綰所著的《雲林石譜》中，除記述瞭魚化石、石燕外，還提出化石是“歲久土凝”而成的論斷。他還用“寒熱相激”巖爆石飛的道理，科學地解釋瞭“石燕遇雨則飛”的風化剝落現象。
在礦冶事業發展中，人們積累瞭豐富的找礦經驗。南朝梁成書的《地鏡圖》中記載瞭“草莖赤秀，下有鉛”、“草莖黃秀，下有銅”、“山有蔥，下有銀”。唐代段成式在《酉陽雜俎》也有類似記載，如“山上有蔥，下有銀；山上有薤，下有金”等，論述瞭金屬礦床的指示植物和某些金屬元素對植物生長的影響。杜綰在《雲林石譜》中記載116種巖石礦物，及其產地、采法、產狀、品位和物理性質，是當時中國礦物學的代表作。
地質學的奠基時期
（1450～1750）
歐洲的文藝復興運動是一場思想解放運動，它使近代自然科學從神學中解放出來。哥白尼的《天體運行論》（1543）是自然科學脫離神學走上獨立的開端。15世紀的地理大發現，開拓瞭人們的視野。人們要重新認識自然，重新研究地球，並給予地球歷史以理性的解釋。這一切都為地質科學的發展奠定瞭基礎。
地質哲學思想的初步發展 科學地質學的建立，必須沖破神學的束縛。地球不是上帝創造的，而是物質世界自然發展的結果。法國的R.笛卡爾（1644）曾提出，地球以及其他天體是由以旋轉運動為固有性質的原始粒子組成，正是原始粒子的這種旋渦運動使太陽系生成。1749年，法國的G.-L.L.C.de佈豐提出地球起源於太陽和彗星碰撞的災變說。1779年佈豐用冷卻灼熱鐵球所需時間來推算地球的年齡，這個年齡的比聖經上所提的大10倍。佈豐還明確地將上帝創世的7日改為地球史上的7個“紀”，全面地描述瞭地球自然發展歷史。其後，德國的I.康德和法國的P.S.H.de拉普拉斯先後提出太陽系起源的星雲假說，闡明包括地球在內的整個太陽系是逐漸冷凝生成的。
對化石和地層的認識 文藝復興時期的代表人物達·芬奇將貝類化石和現代貝類進行比較，得出化石是過去生物的遺體的正確結論。在其《筆記》一書的地球和海一章中，反復論述瞭是地殼運動把含有生物化石的巖層抬升到高處。持有類似觀點的還有弗拉卡斯托羅。F.科隆納區分瞭化石的保存類型，並將化石分為陸生、海生兩大類。在持化石生物成因觀點的學者中，不少人將化石與諾亞洪水聯系起來。英國的J.伍德沃德在《地球自然歷史初探》（1695），提出全球性洪水造成大部分生物死亡，化石就是它們的遺體。18世紀人們普遍接受伍德沃德的洪積說觀點。
對地球自然歷史，特別是對地層研究做出重要貢獻的另一位學者是丹麥的N.斯泰諾。在《天然固體中的堅質體》（1669）一文中，他論述瞭地層、山脈的形成過程，並提出瞭地層學的重要原理：①疊置律，地層未經變動時則上新下老；②原始連續律，地層未經變動時則呈橫向連續延伸並逐漸尖滅；③原始水平律，地層未經變動時則呈水平產狀。英國學者R.胡克提出用化石來記述自然史。通過對龜、菊石等化石的研究，他論證瞭這種化石產地曾處於溫暖氣候條件下，從而推斷英國曾位於赤道地帶附近，提出地軸位置可能曾經發生過變動的科學假設。
巖石學、礦物學和礦床學的發展 社會的發展，增加瞭對地下資源的需求，也促使人們更加深入地研究和掌握巖礦知識。16世紀初，萊奧納爾都斯的《石志》論述瞭礦物200多種。德國的G.阿格裡科拉於1556年發表《論金屬》一書，敘述瞭有用礦物、礦脈、礦石的生成過程。1546年，在討論礦床成因理論中，他闡述瞭側分泌成礦思想。在礦物學方面，他以物理性質為根據，對礦物進行瞭分類，較為完整地記載瞭當時已知的礦物。阿格裡科拉的礦物學和礦床學理論，在歐洲產生瞭深遠的影響。
中國北宋唐慎的《經史證類備急本草》記載許多可作藥物的礦物。明代醫學傢李時珍1578年寫成的《本草綱目》，記載的礦物種類較前增加很多，並且更加系統、精確。在《本草綱目》中敘及的礦物、巖石、化石有200多種，按水部、土部、金石部分類，又將金石部細分為金類、玉類、石類、鹵石類等。
地質學的形成時期
（1750～1840）
從18世紀下半葉到19世紀上半葉，工業革命促進瞭生產的發展和科學技術的進步。法國大革命以啟蒙運動為先導，把矛頭指向封建主義。在啟蒙思想影響下，在歐洲科學考察和旅行探險盛行。地學研究從對地球的思辨性研究轉變為以野外觀察分析為主，地殼成為直接觀察研究的對象。具有近代意義的 geology（地質學）一詞是由瑞士學者J.A.德呂克於1793年提出的。他認為，首要的是把地質學從博物學中分出來，地質學要把地球所呈現的現象與其原因結合起來研究。
地質考察旅行的興起 人們對自然界的探索，需要進行實地考察。在中國首開先河的是16世紀明代地理學傢徐霞客。他詳細考察瞭中國西南廣大巖溶地區的100多個巖溶洞穴，並對鐘乳石、石筍等成因做瞭較為科學的解釋。歐洲的地學野外考察開始於18世紀下半葉。這是地質研究方法的一大進步。野外的研究使人們註意到廣大地區地形與構造的關系，真正開始解釋區域地質的歷史。這一時期，著名的地質旅行傢有法國的J.－É.蓋塔爾和N.德馬雷、英國的R.J.米切爾、瑞士的H.B.de索敘爾、德國的J.G.萊曼和P.S.帕拉斯等。蓋塔爾對火山地質、礦物分佈以及化石、地形的研究做出瞭重要貢獻。他繪制的法國巖礦圖是世界第一幅表示礦產資源、巖石組成的地圖，因而被譽為“地質調查之父”。米切爾對地表巖層帶狀分佈的原因作瞭合理的說明，指出是原始水平巖層褶皺後，頂部遭受剝蝕夷平的結果。德馬雷對法國、意大利火山地質作瞭長期考察，發表瞭許多有關火山地質的專著，並得出玄武巖是火成巖的結論。索敘爾是系統考察阿爾卑斯山脈的第一位地質學傢。他對巖層的構造、巖石成因和化石做瞭多方面的觀察，發表瞭《阿爾卑斯旅行》（1779～1796），為後來阿爾卑斯構造研究打下瞭堅實基礎。帕拉斯曾率隊到俄國東部地區進行為期6年的考察探險，又對俄國南部、烏拉爾以及中亞阿爾泰山地區進行瞭考察。他在《山脈構造的討論》（1777）一書中，將山脈構造劃分為山脈的原生帶、山脈的鈣質帶和山脈的堆積帶3部分，並指出從山脈的中央到外側，巖層年代逐漸變新，傾角愈來愈緩。
水成論和火成論 關於巖石以及巖層成因的水成論和火成論的論戰是18世紀後期到19世紀初期的重要事件，在地質學發展史上影響深遠。德國的A.G.維爾納是水成論的主要代表。他長期任教於弗萊堡礦業學院，建立瞭水成學派。他的《巖層的簡明分類和描述》（1787）是水成論觀點的代表作。他將薩克遜地區地層分為原生巖、過渡巖、層狀巖、沖積巖和火山巖，並相信這一層序在全球普遍適用。他提出結晶巖，如花崗巖，是原始大洋化學沉淀結晶產物，玄武巖也是沉積形成的。原始大洋退卻後，即形成灰巖，同時生物開始出現。火山噴發是地下煤層燃燒所致。水成論所論述的不隻是巖石成因，更重要的是對地層層序和地質歷史所作的解釋。
英國的J.赫頓1795年發表瞭他的經典著作《地球的理論，證據和說明》。赫頓認為結晶巖是地下深處熔融物質上升到地表結晶後形成的。層狀巖石是海底沉積物受上部壓力和地心熱力作用，固結成巖後抬升，形成陸地。赫頓還發現瞭泥盆系老紅砂巖與其下志留系的不整合接觸，從而推論地球歷史上曾有多次這種造山-夷平-沉積的旋回。因此，他提出自然界過程均一不變，自然現象所表現的事件發生過程在歷史時期也曾發生，即著名的均變理論。1802年，赫頓的朋友J.普萊費爾著《赫頓學說的解釋》，有力推動瞭赫頓學說和現實主義思想的傳播。
地質學體系的形成 自18世紀末到19世紀初，地質知識體系初步形成。一方面地層和生物化石的研究使地質年代和地層系統逐步建立，為其後更全面的歷史地質學的發展奠定瞭基礎；另一方面，隨著當時的新技術被采用，結晶學、礦物巖石學的研究和理論的系統性日臻完善，加深瞭人們對地殼物質組成的認識。在這個基礎上，對山脈構造及形成過程也有瞭進一步的理解。
古生物學和地層學的奠基人是英國的W.史密斯，法國的G.居維葉和J.-B.deM.拉馬克。史密斯在土地測量的實際工作中，認識到每一個地層都含有獨特的生物化石，發表瞭《英格蘭、威爾士和部分蘇格蘭地層圖》（1815）和《用生物化石鑒定地層》（1816）等著作，提出可以利用化石辨別地層，確立瞭生物地層研究的原理和方法。居維葉提出器官相關律，即生物體內各個器官共同組成完整的有機體，同時各個部分之間又相互聯系的思想，他通過對少數化石骨骼的詳細研究，復原和推斷已滅絕的巨大四足獸全貌，為準確地鑒定地層提供瞭科學依據。他與A.龍尼亞合作對巴黎盆地的白堊紀以來的地層和化石進行瞭系統研究，發表瞭《巴黎盆地的礦物地理》（1811）、《四足獸化石的研究》（1812）等。拉馬克是無脊椎古生物學和進化論思想的奠基人，對巴黎盆地第三紀的瓣腮類進行瞭深入的研究，著有《無脊椎動物自然史》等。
地質時代和地層系統的建立是研究地球歷史的前提和依據。在各國地質學傢的努力下，從寒武系到第四系的地層層序在這個時期先後被建立起來。
關於地殼物質組成的研究，自19世紀以來，礦物學向著結晶礦物學和礦物化學方向發展。法國的R.-J.阿維著《結晶學基礎》，提出晶體結構模型，並提出晶體的有理指數定律。1815年C.S.魏斯提出晶體坐標軸，並確立瞭主要的晶系，再經意大利的F.莫斯，德國的J.F.C.赫塞爾的工作，確立瞭晶體的分類，表明礦物學研究已深入到礦物結構。
礦物化學的研究也有瞭發展。瑞典的J.J.貝采利烏斯於1814年提出按礦物的化學組成進行分類。德國的E.米切利希在1819、1821年先後發現瞭礦物的類質同象和同質多象現象。1837年，美國J.D.丹納的《礦物學系統》出版。該書於1844年再版時，增加瞭礦物的化學分類。至此，近代礦物學的體系已臻成熟。
巖石學方面，已初步劃分出沉積巖、火成巖、變質巖3大類巖石。1829年英國的W.尼科爾發明瞭偏光顯微鏡，為巖石學的研究展現瞭廣闊的發展前景。英國的J.霍爾從1790年開始多次進行瞭熔融體結晶和灰巖轉化為大理巖的加熱加壓實驗，開創瞭巖石學的實驗研究。
18世紀野外地質考察使人們對地殼運動認識達到新的水平，有關山脈形成的學說陸續被提出。索敘爾在他的《阿爾卑斯旅行》中描述瞭褶皺構造。赫頓於1787年、1788年先後發現巖層不整合現象，提出這是大陸變動的結果。德國的 L.L.von佈赫提出“隆起火山口”學說來解釋山脈成因。法國的E.de博蒙1829年提出由於地球冷卻收縮，使地殼破裂、擠壓、褶皺而形成山脈的收縮說。博蒙這一涉及全球構造的學說是19世紀重要的構造理論之一。
災變論和均變論 居維葉是災變論的主要代表。他在《論地球表面的革命》一書中根據巖層不整合面上、下生物群的不同，提出海盆一定經歷過革命，並認為自然的進程改變瞭，沒有一種現在還在起作用的因素足以產生古代地質作用的結果。赫頓最早對均變論作瞭較全面的闡述。英國的C.萊伊爾在《地質學原理》中系統地論證瞭這一思想。通過對歐美的廣泛考察和對陸地升降、河谷形成等地質現象的研究，萊伊爾認為在地球的一切變革中，自然法則是始終一致的。同時，提出用現在仍在起作用的原因來解釋地球表面過去的變化的將今論古的現實主義方法。盡管萊伊爾過分強調地質作用古今一致的一面，而忽視發生全球性激變（災變）的可能性，他的思想方法在地質學理論方面仍占有重要地位，並成為百餘年地質學及其研究方法的正統觀點。
總之，到19世紀30年代末，地層學的原理和方法、礦物學的系統分類，以及地質年代和地層系統都已基本建立，特別是作為地質科學的基本思想和方法論──均變論已經確立。因此，可以認為到1840年地質學建立的工作已經完成。
地質學的發展時期
（1840～1910）
19世紀中葉以後，資本主義進入全盛時期。生產的發展和科學技術的進步，推動瞭地質學各分支學科的全面發展，新的研究領域不斷出現。許多國傢成立瞭地質學學術機構和調查機構。19世紀後期，歐洲一些資本主義強國除在本國開展地質調查外，還普遍在亞、非、拉美等地區進行礦資資源和地質的調查。大規模的區域調查所取得的豐富資料，使得全面的歷史地質學及全球地質史的綜合研究成為可能，也為全球構造理論的產生創造瞭條件。
地層學和古生物學 19世紀30年代末期，地層系統表已經基本建立。但是，由於英國的R.I.默企遜和A.塞奇威克（1873）有關寒武系、志留系的長期爭論，早古生界地層系統直到1879年才得以確認。最早研究前寒武系的是加拿大的W.E.洛根，太古界、元古界兩名詞分別於1874年和1893年提出，正式使用則更晚。
19世紀40年代以來，古生物、地層研究成果大量湧現，法國的A.C.多比尼關於有孔蟲、H.M.愛德華茲關於珊瑚、英國的T.戴維森關於腕足類、R.歐文關於爬行類、奧地利的E.修斯關於菊石、美國的C.D.沃爾科特關於三葉蟲等研究為古生物學奠定瞭基礎。在C.達爾文的《物種起源》和E.H.海克爾的《普通形態學》發表以後，古生物學研究在進化論思想指導下，進入瞭新的階段。同時，在地層系統表建立之後，各地區的地層系統陸續確立。其中有洛根和C.R.范海斯關於北美前寒武系的研究，J.霍爾、C.D.沃爾科特等關於北美古生界的研究和J.巴朗德關於中歐古生界研究。在地層對比中最早使用階（stage）和帶（zone）的是法國的A.C.多比尼和德國的A.奧佩爾。地層的精確對比導出瞭沉積相和相變的概念。德國學者J.瓦爾特於1894年在《歷中性科學──地質學導論》一書中提出著名的相對比定律，說明瞭沉積環境隨時間的推移在空間上的變化。
巖石學、礦物學和礦床學 1848年，法國的A.佈拉維提出空間點陣理論，成為晶體結構研究的基礎。光性礦物學也有瞭新發現。1877年，法國的F.E.馬拉德提出測量礦物光軸角的方法。奧地利的F.J.K.貝克發明瞭油浸法。1891年，俄國的Е.С.費多羅夫發明瞭“費氏旋轉臺”，為鑒定復雜的矽酸鹽造巖礦物提供瞭有效手段。Н.И.柯克沙羅夫等人編撰的《俄國礦物學資料》（11卷，1853～1891）記載礦物400多種。
巖石薄片的制作始於英國。1856年H.C.索比對制作技術加以改進，使顯微巖石學得到很大發展。1867年德國的H.P.J.福格爾桑，1873年F.齊克爾和1873年K.H.F.羅森佈施分別發表的有關顯微鏡下巖石礦物學的著作，奠定瞭顯微巖石學的基礎。
與此同時，對巖石的化學成分和性質也進行瞭研究。德國的R.本生於1851年提出酸性巖漿和基性巖漿混合，會產生各種噴發巖，隨之出現瞭有關巖石的酸性、中性、基性的概念和飽和度的概念。德國的C.G.C.比肖夫提出含氧系數，俄國的Ф.Ю.列文生-列星格提出酸性系數。這些概念的提出有助於對巖石的化學性質的認識，並使火成巖的分類有瞭更為可靠的依據。
16世紀，阿格裡科拉就提出瞭有關礦床成因的觀點。1791年，A.G.維爾納在《礦脈成因的新理論》中，主張礦脈的水成論。赫頓則認為是由於地殼下熔融物質上升到裂隙中形成瞭礦脈。1835年，丹麥的J.G.福爾卡默提出水溶液將礦物質充填到裂隙中形成礦脈。比肖夫重視地表水的成礦作用，進而發展成側分泌說。支持側分泌觀點的還有美國的T.S.亨特、C.R.范海斯等。德國的G.桑德伯格爾的《礦脈研究》為側分泌理論確立瞭重要地位。
1818年，意大利的S.佈賴斯勒克認為地殼下熔融物質中的某些金屬元素會由於物理、化學性質、比重、親和力等因素的不同而相對聚集或者相互分離。這是巖漿分異說的早期表述。1847年本生和1913年美國的W.林格倫提出氣化熱液礦床理論。美國的J.D.惠特尼於1854年，以後S.F.埃蒙斯都著文討論瞭礦床次生富集作用。埃孟斯於1886年還提出接觸變質礦床概念。
關於石油礦藏的研究，在19世紀下半葉進展迅速。1859年，美國E.L.德雷克在賓夕法尼亞州打瞭第一口有經濟意義的石油鉆井。I.C.懷特提出有利於油藏的構造“背斜說”（1885）。英國的T.T.奧爾德姆於1885年、俄國的Т.В.阿比赫於1863年都提出瞭類似的觀點。1873年，美國的J.S.紐伯裡提出生油層、儲油層和蓋層是石油構造的3個基本要素。
動力地質學 關於地質作用，萊伊爾曾提出無機界兩大重要地質營力即火成作用和水成作用。英國的A.蓋基在1882年代之以內生作用和外生作用。19世紀後期，動力地質學逐漸形成一系列分支學科，如地貌學、冰川學、地震地質學等。
瑞士地質學傢L.盧提麥耶首先對地貌成因作科學分析。美國的J.W.鮑威爾提出侵蝕基準面的概念（1857）。1884年，W.M.戴維斯提出“侵蝕循環”思想，他將河谷發育劃分為幼年期、壯年期和老年期3個階段，最後達到準平原化。這是河流侵蝕與地貌發育關系的總結性表述。德國的A.彭克對各種地形地貌做瞭大量的分析，並探討瞭它們的成因。在W.彭克的著作《地貌形態分析》（1924）中，強調瞭地殼的構造運動和侵蝕作用對地貌發育的重要影響。
有關地殼運動原因的地殼均衡說主要是根據大地測量資料提出的。1837年，英國的J.赫塞爾從侵蝕－沉積循環角度探討瞭地殼的動力均衡問題。19世紀中葉，在印度北部進行重力測量時，發現某些點上的實測值比預計喜馬拉雅山引起的偏差值為小。英國的J.H.普拉特由此得出喜馬拉雅山密度可能較小的結論，並認為在地下160多公裡深處，質量不均得到補償，稱之為均衡補償面。G.B.艾裡於1855年根據浮力原理，認為地勢愈高，下部陷入就愈深，陷入深部的部分稱為“山根”。美國的C.E.達頓於1889年提出“地殼均衡”一詞，作為地殼升降運動的普遍原因。
對歷史上的冰川作用的研究始於歐洲。瑞士的I.維內茨、J.de沙彭吉耶都曾根據北歐廣泛分佈的異地花崗巖塊推測歷史上曾經有過冰川。冰川學的奠基者瑞士的J.L.R.阿加西先後發表《冰川研究》（1840）、《冰川體系》（1847），論述冰川作用，指出北歐在挽近的地質時期處於冰期。A.彭克和德國的E.佈呂克納將阿爾卑斯冰期劃分為貢茲、民德、裡斯、玉木冰期。英國的J.克勞爾從天文因素討論冰期成因，萊伊爾則認為冰期是由於海陸分佈變化和陸地抬升造成的。
近代地震的研究從18世紀下半葉開始。英國的米切爾提出地震是由於彈性波在地殼中的傳播造成的。德國的 K.von澤巴赫提出震源、震中、等震線概念。關於地震成因主要有以 A.von洪堡為代表的火山成因說和以修斯為代表的構造成因說。英國的J.米爾恩等研制出近代地震儀。1900年，英國的R.D.奧爾德姆首次用地震儀記錄瞭初至波（P）、次波（S）以及表面波（L）3種地震波。1909年，南斯拉夫的A.莫霍洛維奇從地震波速的變化發現瞭地下30公裡處存在將地殼和地幔分開的界面──莫霍面。其後，奧地利的V.康拉德發現瞭地殼內矽鋁層與矽鎂層的界面──康拉德面。1912年，美國B.古登堡發現地幔與地核的界面──古登堡面。1935年，丹麥的I.萊曼確定瞭液態地核與固態地核的界面。1914年，美國J.巴雷爾將地球外部劃分為巖石圈和軟流圈。地震波的研究揭示瞭固體地球所具有的圈層構造。19世紀末，地震分佈的研究揭示瞭環太平洋帶和歐亞帶兩大全球性地震帶。
地槽地臺學說和全球地質構造的理論綜合 山脈的形成是構造地質學與全球構造研究中的中心課題。博蒙於1852年發表的《論山系》中，闡述瞭橫向壓力的重要性，並將其作為地殼收縮的證據來解釋山脈的形成。美國的H.D.羅傑斯和W.B.羅傑斯兄弟先後發表瞭《論阿巴拉契亞山系的物理構造》（1843）、《論地殼擾動帶的構造規律》（1856），闡明瞭地殼內部物質的活動與山脈形成的關系。美國的J.霍爾在研究紐約州的古生物地層時，發現阿巴拉契亞山帶地層的厚度遠大於其西部地區，認為這些線性巨厚沉積帶是海底邊沉降邊接受沉積的結果。其後線性沉積帶隆起成山。丹納於1873年在《論地球收縮的某些效果，兼論山脈的起源和地球內部的性質》一文中，用冷縮說解釋山脈的成因。他認為，由於洋殼和陸殼收縮速度不同，所產生的張力差異在大陸邊緣最強，因而發育瞭地殼活動帶──地槽。奧地利修斯於1885年提出“陸臺”一詞，即地臺，意指地殼上穩定的、形成後不再遭受重大構造變動的部分。俄國的А．П．卡爾賓斯基於1880年明確提出地臺是由結晶基底和沉積蓋層組成，並以升降的振蕩運動為主。А.Л.巴甫洛夫於1888年提出地臺中次一級構造單位──陸向斜。
在歐洲地質構造研究中，突出的成果是發現瞭阿爾卑斯山脈中的大規模逆掩構造。瑞士的 A.von埃希爾於1841年首次發現瞭較老巖層逆掩到年輕的巖層之上。法國的P.泰爾米埃1891年發現瞭法國阿爾卑斯山的推覆構造。法國的M.呂容、瑞典的A.E.特內博恩等都對表征地殼水平運動的構造作瞭重要的研究。修斯的《阿爾卑斯山脈的成因》（1875）中，論述瞭阿爾卑斯及其東側的分支山系，指出巨大逆掩構造是整個山系側向運動的結果，與侏羅山、亞平寧山和喀爾巴阡山存在著歷史上的聯系。19世紀末，G.G.辛普隆隧道的開鑿，提供瞭基底巖石卷入大規模側向運動的直接證據。
19世紀末期到20世紀初期，由山脈構造的廣泛研究發展為全球構造的探討。1887年，法國的M.A.貝特朗在《阿爾卑斯山系和歐洲大陸的形成》一文中提出造山旋回的概念，並劃分瞭加裡東、海西、阿爾卑斯3個造山旋回。造山旋回的劃分具有普遍意義。1990年，G.-É.奧格在《地槽系和大陸區：對海水進退的研究》一文中，把全球劃分為較為活動的地槽系和相對穩定的大陸區，認為全球除狹窄的地槽系外，都是大陸區。修斯的《地球的全貌》（1883～1909）巨著是19世紀地質研究的總結。修斯論證瞭水平運動的重要性，指出倒轉褶皺山帶是地殼水平運動的證據。他用前陸－褶皺帶－後陸模式分析瞭歐洲構造和火山活動。修斯的另一重要貢獻是從全球的角度考慮地殼運動在時間和空間上的聯系。根據大陸南端常呈楔狀以及山脈均成弧形的現象，他提出，北美、歐洲、北非山系受力來自南方，所以山系弧形向北凸出；亞洲山系受力來自北方，所以山系弧形向南凸出。他還提出古地中海和岡瓦納古陸的概念。修斯對地殼綜合研究的方法以及對全球構造所作的概括，預示著20世紀全球構造研究新時期的到來。
19世紀後半葉至20世紀初，中國正處在從閉關自守到被迫向西方開放的時期，當時出版少量地質文獻都是西方地學教材的譯本。一些西方學者在中國進行瞭地質調查和探險，出版瞭關於中國地質的著作。如美國R.龐佩利著有《中國、蒙古與日本之地質研究》（1866）；德國的F.von李希霍芬著有《中國》，這是第一部較為系統的有關中國地質的著作；美國的B.威利斯著有《中國的研究》。李希霍芬和威利斯的工作為以後中國地質的研究奠定瞭初步基礎。此外，還有匈牙利L.von洛茨、瑞典的斯文·海定、俄國的В.А.奧佈魯切夫都曾考察研究過中國一些區域的地質情況。在1910年以前，中國學者編寫的地質文獻有虞和欽的《中國地質之構造》（1903）、魯迅的《中國地質略論》（1903）和顧瑯的《中國礦產志》（1906）等。
20世紀地質學的發展
（1910～ ）
從20世紀20年代到60年代，社會生產力和科學技術有瞭全面穩定的發展。地質學的基礎學科，如地層學、古生物學、巖石學、礦物學和構造地質學都向縱深發展，並開拓許多新的研究領域。社會和工業的發展使得石油地質學、水文地質學和工程地質學都形成獨立的分支學科。地質學各分支學科間的相互滲透和新技術方法的應用導致瞭新的邊緣學科出現，如地球化學、古地磁學、海洋地質學、地質年代學等。多學科的綜合研究和新領域的研究成果使得全面的地球史的總結成為可能。特別是60年代發生的科學技術革命、國際間大規模的考察和探測，導致瞭以地球物理學與地質學相結合為特征的地學革命。新技術的廣泛采用以及數學、物理學、化學等基礎自然科學與地質學的結合，促進瞭地質研究從定性到定量的過渡，並向微觀和宏觀兩個方向縱深發展。板塊構造學的出現，新地球觀的形成，使得地質學進入瞭一個新的發展階段。
地質學各分支學科的發展 在古生物學和地層學方面，這一階段的特征是古生物學為新興的石油地質研究服務，發展瞭微體古生物學。同時，它與生物史，地球史的研究相結合，發展瞭理論古生物學、古生態學。古生物學在50年代不斷有一些大型系統專著問世，如R.C.莫雷主編的多卷集《古無脊椎動物》（1952～1962）等，說明古生物學各門類的不斷豐富和普遍提高。早在1911年，J.A.阿登開始用微體化石進行地層對比，隨著石油地質研究的發展，微體古生物學日益受到重視。美國的J.A.庫什曼的《有孔蟲》（1928）專著可視為先導。其他如牙形石，孢子花粉等的研究也有重要進展。中國李四光對䗴科殼部構造研究之詳（1928）居於當時的前列。1947年F.格萊斯納出版瞭微體古生物總結性專著。前寒武紀的生物化石報道很早，常見的疊層石的性質卻一直難以確定。1933年，英國的M.佈萊克認為它是潮間帶藍綠藻類形成的紋層，幾十年後得到證實。格萊斯納於1948年報道瞭澳大利亞前寒武紀末期的伊底卡拉裸露動物，證實瞭高級動物在前寒武紀的存在。在理論古生物學方面，美國的G.G.辛普森在《進化的主要特征》（1913）專著中總結瞭生物演化的系譜和方式。N.D.紐厄爾則研究、統計瞭古生物門類在地史中大規模的滅絕和新生，回顧瞭歷史上生物演化的過程。蘇聯學者在古生態學方面做出瞭重要貢獻。Н.Н.雅科夫列夫最早研究珊瑚類和腕足類的古生態，其後，Р.Ф．蓋克爾對俄羅斯地臺泥盆紀古生態的系統研究，提出瞭地層同時異向對比原則。
在地層學方面，美國A.W.葛利普於1913年出版的《地層學原理》中，把地球的氣圈、水圈、生物圈、巖石圈等作為地球的整體，討論各圈層之間的相互影響和關系；並引入沉積旋回的概念，強調瞭巖相橫變在地層對比中的重要性，使地層研究的理論和方法得到重要的發展。C.舒克特於1910年發表瞭《北美古地理》，總結瞭顯生宙以來北美海陸分佈的重要變化。他們的工作推動瞭地層學和古地理學的發展。
地層學研究還表現在地層工作規范的制訂和地質年表的完善。30年代的美國地層規范（1933）不承認巖相橫變與地層時代界限的關系，主張單一地層劃分的原則。H.D.赫德伯格等對此提出批評。到40年代末，地層的巖性與時代雙重劃分概念才得以建立。1976年，赫德伯格的《國際地層指南》進一步提出多重地層劃分的概念，得到普遍的支持。中國1961年公佈的《地層規范草案》主張單一地層劃分，1980年公佈的《中國地層指南》接受瞭地層多重劃分的概念。
地質年代學一詞是美國H.S.威廉斯於1893年提出的。19世紀末放射性元素被發現之後，英國的E.盧瑟福、F.索迪確立瞭元素放射性蛻變原理。美國的B.B.博爾特伍德（1907）、英國的A.霍姆斯（1911）先後應用含鈾礦物U/Pb比測量礦物的年齡，1913年，霍姆斯發表瞭專著《地球的年齡》。30～50年代，逐步出現瞭同位素地質測年的鉀－氬法、銣－鍶法、碳－14法等。70年代，出現瞭釤－釹法。1947年，霍姆斯首先建立顯生宙地質時代表，其後幾經修正，補充瞭前寒武紀部分，最後形成1989年的國際地質科學聯合會頒佈的全球地層表。
中國近代地質工作是從1912年政府部門設立地質科開始的。早期以鑒定化石、建立各區地層系統和開展區域填圖為首要任務。從20～50年代，孫雲鑄、許傑對早古生代地層及三葉蟲、筆石等化石，李四光、趙亞曾、田奇㻪、俞建章、黃汲清對晚古生代地層及腹足類、䗴科、珊瑚等化石，尹贊勛、斯行健、潘鐘祥等對中生代地層及軟體類和植物化石，楊鐘健、裴文中對新生代地層和脊椎動物及人類化石都做瞭大量的研究工作，取得瞭顯著成就。其他國傢外籍學者中，美國的葛利普、法國的德日進、瑞典的安特生在中國地層、古生物和區域地質研究中也作出瞭重要貢獻。
在地殼物質組成研究方面，礦物學、巖石學、地球化學都有瞭前所未有的發展。自從1895年德國的倫琴發現瞭X射線，人們開始用它研究晶體結構。英國的W.H.佈喇格和W.L.佈喇格父子的工作奠定瞭X射線結晶學的基礎。挪威的V.M.戈爾德施密特用X射線分析研究出75種元素200種化合物的晶體結構，將結晶學推向新階段。
在巖石學方面，20世紀初，美國的C.W.克羅斯、J.P.伊丁斯、L.V.皮爾森和H.S.華盛頓提出瞭根據標準礦物的重量百分比對火成巖進行分類的CIPW法。瑞士的P.尼格裡結合化學分析，將重量百分比換算為原子百分數，提出標準分子值法。
關於巖漿巖的研究，美國的N.L.鮑溫提出巖漿反應系列，得到廣泛的引用。奧地利的B.桑德爾研究巖漿巖巖體構造與顯微鏡下礦物排列方式的聯系，於1930年發表瞭《巖組學》一書，標志著巖組學這一巖石學分支學科的形成。
花崗巖的成因是20世紀地質學界爭論問題之一。芬蘭的J.J.塞德霍姆用“混合巖”命名介於花崗巖與片麻巖之間的巖石，並於1934年發表專著論述芬蘭的古老混合巖。英國的H.H.裡德在40～50年代陸續著文討論花崗巖的成因，使花崗巖變質成因說得到愈來愈多的支持。
在變質巖方面，由於K.H.F.羅森佈施、瑞士的J.U.格魯本曼和P.尼格裡的工作，變質巖被劃分為區域變質、接觸變質、熱變質、動力變質等類型。1920年，芬蘭的P.F.埃斯克拉將礦物相概念引入到變質巖分類中，提出重要的變質相概念。
葛利普（1913）、F.J.裴蒂莊（1938）對沉積巖提出瞭系統的特征和成因分類。
20世紀以來，化學的理論和方法被系統地引入到地質學中，並逐漸形成地球化學這門學科。美國的F.W.克拉克收集瞭巖石圈、水圈、氣圈的化學分析值，出版瞭《地球化學數據》（1908）、《地球化學新數據》（1924）等專著，對地殼成分的研究有廣泛的影響。戈爾德施密特從1929年起對地球化學元素的分佈、分類及其遷移進行瞭研究，區分瞭親鐵元素、親石元素、親氣元素、親生物元素等。在蘇聯，А.Е.費爾斯曼在30年代對偉晶巖進行瞭系統研究，提出瞭地球化學元素遷移過程的循環概念。В.И.維爾納茨基將地球化學定義為研究地球元素歷史的科學，強調對地球化學元素遷移研究的重要性。
礦床學的系統研究開始於20世紀。前蘇聯Ю.А.畢利賓，50年代提出成礦區和成礦期的概念，還編制瞭全蘇地槽期內生礦產演化圖。美國的W.林格倫於1913年提出著名的礦床分類系統，長期以來受到重視並廣泛引用。德國H.施奈德勛對礦床的次生富集作用做瞭大量研究，《早期結晶金屬礦床》（1958）是這方面的系統論著。
中國有關巖石礦物和礦床學的研究，早期有章鴻釗所著《石雅》（1921，1927）、翁文灝所著《中國礦產志略》（1919）。其後有謝傢榮所著《中國的礦床時代與礦產區域》（1937）。
應用地質學科在20世紀也有瞭很大發展。在水文地質學方面，水在巖層孔隙中的滲流規律在19世紀中葉即已發現。美國的O.E.邁因策爾對地下水的開采補給作瞭廣泛的理論研究，著有《美國地下水的賦存及其成因研究》（1923）。他是水文地質學奠基人之一。蘇聯的Г.Н.卡明斯基在30年代研究地下水動力學，涉及區域水文地質和工程地質，他的地下動態分析和滲漏計算方法有重要的實用意義。
在石油地質學方面，前蘇聯的И.М.古勃金提出石油生成、儲集、運移和油田形成等一系列觀點，著有《石油學》。美國的A.I.萊復生於1954年出版的《石油地質》，加拿大的K.K.蘭德斯於1959年發表的《石油地質》，使石油地質研究日臻完善。
中國的石油地質學研究開始於30年代。潘鐘祥最早提出陸相生油的觀點（1941）。50年代李四光、黃汲清、謝傢榮先後根據構造和沉積理論，提出中國成油條件和油田分佈規律，為油田的發現和開發作出瞭重要貢獻。
煤地質學沿著兩個方向發展，一是與沉積和地層有關的煤盆地質學；一是煤巖學研究。英國的M.C.斯托普絲在30年代將煤的顯微組分與共生巖石組合聯系起來，在煤巖學方面做瞭開拓性工作。中國謝傢榮在30年代提出瞭中國特有煤巖類型。
在構造地質和大地構造，特別是涉及全球構造研究方面，19世紀霍爾、丹納提出地槽學說，經C.舒克特、德國的W.H.施蒂勒（1936、1940）、美國的G.M.凱依進一步研究，區分出地槽的不同類型，並討論瞭其發育歷史。施蒂勒提出的優地槽和冒地槽類型、沉積的和巖漿活動的序列特征，以及造山帶的概念，在構造地質學中有著重要影響。20世紀30年代，前蘇聯的B.B.別洛烏索夫和Н.С.沙茨基分別提出瞭“地槽回返”的概念。60年代，J.奧佈萬對地槽學說進行瞭回顧和總結。
在20世紀20～30年代，中國地質學傢，如翁文灝、丁文江、李四光都對造山運動作瞭研究。李四光用地球自轉速度變化解釋地表大規模構造運動的成因，這是中國學者首次對全球構造作出自己的解釋。李四光概括分析瞭東亞不同的構造型式和構造體系。在《中國地質學》專著中，進一步厘定瞭不同的構造體系及其形成機制，在40年代正式提出地質力學的學科體系及學術觀點。50年代以後，地質力學在構造理論和礦山、油田構造應用方面都取得瞭重要的成果。40年代，黃汲清發表瞭關於中國主要構造單位的專著（1945），全面論述瞭中國的大地構造分區和構造發展史，提出多旋回造山觀點，具有廣泛的影響。張文佑50年代以斷裂構造體系為指導，編制瞭第一幅1：400萬中國大地構造圖，其理論體系在80年代發展成為斷塊學說。
大陸漂移說 對地球構造史的研究必然會同全球構造和大陸的歷史演變聯系起來。修斯和奧格都對全球構造作過概括和總結。20世紀初，地球冷縮說仍占統治地位，海陸固定論是正統的觀點。但活動論已經開始興起。固定論同活動論的爭論成為20世紀地質學界重要事件之一。
美國的F.B.泰勒根據歐亞大陸第三紀山脈多呈弧形向南彎曲的現象，於1910年提出地球旋轉產生的離極力導致大陸向南擠壓和運移的思想。活動論的主要代表是德國的A.L.魏格納。魏格納發表瞭《大陸的起源》（1912）和《海陸的起源》（1915），系統、全面地闡述瞭大陸漂移思想。他指出，地球冷縮說不能解釋山脈分佈格局，均衡學說又否定瞭大陸原地沉入海洋的可能性。他用大量的古生物證據，特別是中龍（Mesosaurus）和舌羊齒（Glossopteris）的分佈，以及古氣候的證據等，論證瞭古生代末聯合古陸的存在及其在中新生代的解體和漂移，用以解釋大西洋兩岸的輪廓、地形、地層、地質、構造、古生物群的相似性。但他未能提出令人信服的大陸漂移力源和機制，引起瞭強烈反對。大陸漂移說在20～40年代進入低潮。但活動論的支持者仍在探討研究大陸漂移理論。英國的J.喬利在1925年提出“放射性熱循環說”、霍姆斯於1928年提出“地幔對流說”，南非的A.L.杜多瓦於1937年提出“大陸船說”。瑞士的E.阿爾岡、美國的R.A.戴利等也表達瞭活動論的觀點。所有這些，都為60年代活動論的再次興起準備瞭條件。
地質學的新階段及板塊構造學說 20世紀60年代發生的地學革命，特別是板塊構造學說的興起及其對一系列地質分支學科的影響，使整個地質學和地球觀發生瞭深刻的變化，這個變化在繼續發展。60年代以來，出現瞭地質學發展的新階段。
以板塊構造學說為中心的地學革命引發和推動瞭許多地質學科的革新。20世紀60年代以前是板塊學說的準備時期。板塊學說是以活動論和大陸漂移說為前提，以海底地質和古地磁的發現為前導的。20世紀初，英國J.默裡等已做出瞭大西洋洋底地貌圖。美國R.A.戴利和荷蘭的P.H.奎年先後發現和研究瞭深海濁流沉積。F.P.謝潑德（1948，1962）總結瞭海底地質和地貌。50年代美國B.C.希曾出版瞭《海底》一書，提出洋脊和全球裂谷系的觀念。50年代英國的P.M.S.佈萊克特和S.K.朗科恩發現瞭古磁極隨時代發生系統位移的現象，有力地支持瞭大陸漂移說。40年代H.貝尼奧夫研究瞭深源地震分佈帶，發現瞭自洋向陸約45°的貝尼奧夫帶傾斜面。1964年E.C.佈拉德用計算機拼合出聯合大陸圖。所有這些都為板塊學說的提出準備瞭條件。
60年代是板塊學說的建立期。60年代初，美國的H.H.赫斯根據洋底磁條帶、環太平洋島弧，海溝及其與火山、地震活動的關系以及洋脊系統及其裂谷的屬性，提出瞭海底擴張理論。1965年英國的E.J.瓦因等對海底磁異常條帶成因作出瞭合理的解釋。1965年J.T.威爾遜提出轉換斷層的概念，並首次使用板塊（plate）一詞，再經W.J.摩根和X.勒皮雄的補充，形成瞭完整的板塊構造學說。它將地球表面分為若幹個大小不等的板塊，其邊界或為新地殼形成的洋底隆起，或為地殼削減的海溝，或為地殼不增不減的轉換斷層，板塊下界大致為約100公裡深的地幔低速層，構成軟流圈的頂界，其上則稱巖石圈。
板塊學說提出後，70年代掀起對許多主要地質問題重新評價和解釋的高潮，大陸上的盆地沉積、巖漿活動、造山帶以及古生物地理等，特別是古板塊的邊界和古大陸再造等方面，成為地質學重要的研究內容。美國C.L.德雷克首先註意到大陸邊緣地質。英國J.F.杜威註意把地槽造山帶與板塊學說的結合，研究瞭歐美各大造山帶。日本上田誠也提出瞭太平洋型的造山帶，都城秋穗研究瞭日本板塊，提出島弧火山巖序列。英國A.海勒姆把古生物地理同板塊構造聯系起來。最後，美國的A.M.齊格勒和C.R.斯科泰塞根據古地磁、古氣候等資料做出瞭古大陸系列再造圖。K.C.康迪以板塊觀點對全球構造作瞭綜合論述。在80年代，他根據北美西部大陸邊緣構造的研究，提出瞭地體概念，以原本不相連接的地體拼合增生，解釋復雜的造山帶，使板塊構造取得進一步的發展。
地學革命和新概念的建立還表現在生物史和地球史的認識方面。60年代紐厄爾分析瞭生物界在地質時期的大量絕滅問題。在生物演化方面，漸變與突變的關系及其相對重要性一直存在爭論。70年代美國的N.埃爾德雷奇和S.J.古爾德提出瞭間斷平衡論，以突變和漸變的相互交替說明生物演化的總過程。德國的O.H.申德沃爾夫於1963年提出新災變論，用地球以外的因素解釋生物大量絕滅事件。地球以外因素的周期性規律也被用以解釋地史發展中的旋回和階段劃分現象。
80年代同位素測年技術不斷取得古老的巖礦年齡值，將地質史的研究推向遠古，引發瞭人們研究地球早期歷史的興趣。化石處理技術、地球物理探測和巖礦實驗技術的提高，開拓瞭深部地質的研究領域，也為探討地球早期生物界及環境條件提供瞭手段。美國的J.W.肖普夫對前寒武紀的生物界進行瞭總結，英國的B.F.溫德利和加拿大的A.M.古德溫對早期大陸地殼的發展作瞭綜合的探討，特別對高級變質區和花崗巖-綠巖帶作瞭研究。德國的A.羅呂納著重討論瞭板塊機制應用於早期地質的問題，認為與現代可相類比的板塊運動大約開始於晚元古代。
在中國70年代尹贊勛和李春昱介紹和引進瞭板塊構造學說。在黃汲清的指導下，任紀舜等結合板塊構造觀點編制瞭1：400萬中國大地構造圖。李春昱等以板塊理論為指導，編制瞭1：800萬亞洲大地構造圖。80年代，張文佑以斷塊學說為主，吸收板塊思想，編制瞭1：500萬中國海陸大地構造圖。1986年楊遵儀、程裕淇、王鴻禎合著《中國地質》，在系統論述地層和巖漿活動的基礎上，以活動論板塊觀點和階段論的觀點解釋瞭中國地質構造發展史。
從70年代以來，中國地質學者積極參加瞭國際合作對比計劃和巖石圈計劃的學術活動，在青藏地質和前寒武紀地質的研究方面取得瞭重要成果，推動瞭中國地質科學與國際地質科學共同前進。
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