La geologia è la scienza che studia la materia solida e liquida che costituisce il pianeta Terra. La geologia ha come scopo la ricostruzione della storia della Terra attraverso l’indagine della successione degli eventi fisici, chimici e biologici che ne hanno determinato nel corso dei tempi l’evoluzione fino allo stadio attuale. Questa scienza occupa un posto di primo piano nello studio dello sfruttamento delle risorse e la prevenzione e la mitigazione delle catastrofi naturali.

Un primo obiettivo della geologia è lo studio della struttura interna della Terra. Oggi sappiamo che la Terra è costituita da “gusci” concentrici e che, passando dalle regioni più esterne a quelle più interne, cambiano le rocce che lo costituiscono. Queste informazioni sono state ottenute tramite metodi indiretti, con lo studio delle onde sismiche, metodi diretti, studiando le caratteristiche geochimiche dei magmi e i minerali in esse contenuti e metodi sperimentali, che riproducono in laboratorio le condizioni estreme di pressione e temperatura che si incontrano all’interno del pianeta.

Un altro obiettivo della geologia è quello di studiare le deformazioni che si verificano nella crosta terreste in seguito al movimento delle placche tettoniche. L’analisi delle strutture geologiche generate da questi processi fornisce le basi per capire importanti meccanismi geologici che vanno dall’orogenesi alla formazione dei diversi ambienti geodinamici, dallo sviluppo dei terremoti alla migrazione dei magmi attraverso la crosta terrestre. Lo studio delle deformazioni crostali contribuisce anche a comprendere come le dinamiche interne al pianeta si manifestano sulla sua superficie e come i processi di modellamento del paesaggio dipendano da esse.

Lo studio dei sedimenti e dei meccanismi di formazione della stratificazione delle rocce sedimentarie rappresenta un “orologio geologico” importante che consente di scandire con estremo dettaglio il tempo geologico. Solo nelle rocce sedimentarie, infatti, sono presenti fossili e tracce di antichi organismi che si sono evoluti nel corso delle centinaia di milioni di anni di storia geologica. Lo studio degli organismi fossili permette anche di comprendere i meccanismi evolutivi che hanno avuto luogo a partire dagli stadi iniziali della comparsa della vita sulla Terra fino all’arrivo di organismi più evoluti, compreso il genere umano. Inoltre, lo studio dettagliato delle rocce sedimentarie e dei fossili in esse contenute, unitamente all’analisi dei meccanismi deformativi della crosta, è essenziale per l’individuazione di giacimenti petroliferi e di gas. Le rocce magmatiche e metamorfiche e i minerali in esse contenuti costituiscono un registro di informazioni importanti sulle rocce sorgenti dei magmi e sulle condizioni di pressione e temperatura alle quali esse si sono formate. Queste informazioni, combinate con lo studio della tettonica a placche e dei meccanismi di deformazione della crosta terrestre, permettono di ricostruire la storia geodinamica che ha caratterizzato il pianeta anche in epoche remote. Inoltre, questi tipi di rocce possono contenere ammassi di minerali e concentrazioni di elementi chimici economicamente utili. Lo studio delle caratteristiche fisiche dei magmi che vengono eruttati in superficie è fondamentale per la comprensione della dinamica delle eruzioni esplosive e dei rischi per le popolazioni che vivono nelle aree limitrofe.

Un compito importante della geologia è lo studio delle risorse idriche e dei meccanismi associati ai tempi di ricarica degli acquiferi, al fine di ottimizzare l’utilizzo di questo bene, indispensabile per tutti gli esseri viventi. Lo studio del ciclo idrologico permette di comprendere i meccanismi di infiltrazione dell’acqua nel sottosuolo e il suo scorrimento in superficie fino al suo accumulo. Lo studio e la gestione del patrimonio idrico è essenziale per stabilire criteri di utilizzo delle riserve d’acqua anche in relazione ai cambiamenti climatici che stanno investendo e investiranno il nostro pianeta nel futuro prossimo. Aspetti importanti di questo campo di indagine sono anche lo studio dell’inquinamento delle falde acquifere e il loro risanamento. 

Le indagini idrogeochimiche permettono di stabilire criteri diagnostici importanti per valutare la qualità delle acque.

Alcuni processi geologici possono rappresentare un pericolo per la popolazione poichè avvengono in tempi estremamente brevi e in modo imprevedibile. Alcuni esempi includono, oltre ai terremoti e le eruzioni vulcaniche, anche le esondazioni di corsi d’acqua, e i movimenti franosi. Comprendere e studiare i meccanismi e le tempistiche di questi processi è un aspetto molto importante della geologia al fine di prevenire, gestire, e mitigare queste catastrofi naturali, anche in relazione alle attività antropiche. Compito della geologia è anche lo studio della stabilità dei terreni e delle loro caratteristiche meccaniche per stabilire criteri tecnici per la costruzione di opere ingegneristiche. 

La produzione di carte geologiche è un altro obiettivo importante della geologia. Una carta geologica permette la ricostruzione tridimensionale dell’architettura della crosta terrestre e fornisce informazioni per quello che riguarda le rocce che affiorano in una certa area e il loro assetto strutturale. Queste informazioni sono essenziali per tutti i campi della geologia in quanto forniscono le basi per qualsiasi tipo di attività, dalla ricerca alla progettazione di grandi opere.

Un’importante attività svolta dalla geologia è lo studio della forma del territorio e della sua origine ed evoluzione in relazione ai processi di interazione tra litosfera, atmosfera, idrosfera e biosfera. Questo studio si espleta attraverso il rilevamento e la previsione dell’evoluzione delle forme prodotte da questa interazione, studiando sia quelle passate che quelle attuali. L’analisi della storia e la dinamica del territorio permette di predirne i futuri cambiamenti anche in relazione alle attività antropiche. 

Il territorio viene modellato attraverso forze endogene (le spinte orogeniche e il vulcanismo) e forze esogene, la cui azione si realizza attraverso una grande varietà di processi morfogenetici: la potenza di un ghiacciaio, l’eleganza di una duna creata dal vento nel deserto, l’armonia dei meandri di un fiume, l’imponenza di una falesia a picco sul mare sono tra gli esempi più spettacolari.

Questi studi svolgono un ruolo importante anche nella previsione delle frane, delle dinamiche fluviali e della loro relativa messa in sicurezza, e della protezione delle coste.

Un compito importante della geologia è il reperimento di geomateriali. Fra questi figurano, oltre ai minerali economicamente utili, anche i materiali lapidei (pietre da costruzione) e quelli sciolti (ghiaie, sabbie e argille). Il reperimento di queste risorse è essenziale per tutte le attività umane, dall’edilizia alla costruzione di superfici stradali, dalla realizzazione di monumenti alla produzione di materiali ceramici.

Recentemente la geologia sta svolgendo un ruolo di primo piano per gli studi sul degrado e il restauro dei materiali lapidei e sulla determinazione della provenienza delle rocce utilizzate nella costruzione di monumenti storici, integrando conoscenze geologiche e informazioni archeologiche.

La geologia è anche impegnata in ricerche volte a indagare la natura geologica dei pianeti e di tutto il sistema solare, sia per comprendere i processi cha hanno portato alla formazione della Terra, che per definire uno sviluppo programmatico e tecnologico delle missioni per l’esplorazione dello spazio. L’attività di ricerca viene svolta attraverso l’esplorazione con sonde, l’analisi di dati remoti e studi in laboratorio.

L’obiettivo è lo studio dei pianeti di tipo terrestre e ghiacciati, le meteoriti, i corpi minori, satelliti, comete e asteroidi. In questi studi partecipano sinergicamente tutte le discipline geologiche. Una parte importante di questo tipo di ricerche è stata rivolta alla ricerca di vita su Marte.