thumb|«Oppbrytingen av Pangea», fra Alfred Wegeners Die Entstehung der Kontinente und Ozeane, utgitt i 1929. Bildet viser rekonstruerte verdenskart for de geologiske tidsperiodene tidligkarbon, eocen og kvartær (pleistocen). thumb|Tyskeren Abraham Werner formulerte den såkalte neptunismen, et faglig blindspor som dominerte geologifaget i lang tid. thumb|Studiet av bergarter står sentralt i geologien. Her et stykke gabbro, en typisk tung og ung havbunnsbergart. thumb|Kalklag på Kypros. Med forståelsen av de sedimentære bergartenes lag (strata) ble det banet vei for en rekke erkjennelser innen geologien, evolusjonslæren og paleontologien. thumb|Den skotske geologen og stratigrafen Charles Lyell (1797-1875) øvde stor innflytelse på Darwins forståelse av jordens høye alder. thumb|Baltazar Mathias Keilhau - den norske geologiens pioner - portrettert av Christiane Schreiber ca. 1857. Geologi er læren om jordens opprinnelse, oppbygging og forandring. Begrepet geologi stammer fra de greske ordene geo som betyr jord og logi som betyr lære. Læren har utviklet seg gjennom interessen for å utforske jordens oppbygning og fysiske utvikling. Studiene av dagens bergarter gir nøkkelen til å forstå fortidens utvikling av jordskorpa. Spesielt har planters forhistorie blitt viet stor oppmerksomhet, men også de økonomisk interessene for metaller, kull og olje. Geologi er en del av geovitenskapen, og vitenskapelig geologi oppsto først ved overgangen til 1800-tallet. Geologi leverer også viktig delkunnskap til fysisk geografi. Det sentrale i geologien er studiet av hvordan jordens indre krefter (jordskjelv, vulkanisme) bygger jordskorpen opp, og hvordan jordens ytre krefter (vann, is, vind) bryter jordskorpen ned.
Skotten Charles Lyell (1830) grunnla stratigrafien som postulerer at de geologiske prosessene har avsatt biologiske rester og bergarter lagvis gjennom svært lang tid. Senere i samme århundre ble studiet av fossiler satt inn i en evolusjonær sammenheng hvor de og bergartene gjensidig daterer hverandre, og oppdagingene til Lyell og andre geologer inspirerte Charles Darwin sterkt. Dette brakte geologien i berøring med paleontologien, læren om tidligere tiders dyreliv. Geologien og paleontologien har vakt erkjennelsen om at de geologiske kreftene danner og omdanner de fysiske betingelsene som livet på jorda tilpasser seg. I etterkrigstiden ga landevinninger innen uorganisk kjemi geologene redskaper til å bestemme bergarters alder og sammensetning mer nøyaktig. Den kanskje største landevinningen innenfor geologien var likevel platetektonikken på 1960-tallet.Michael D Krom, «Earth geology and tectonics», i: Joseph Holden (red), An introduction to Physical Geography and the Environment, Pearson, Essex 2005, utgave 2012, side 29.
Geologiens hovedprosesser Geologifaget studerer hvordan indre og ytre geologiske krefter og elementpåvirkning på Jorda, hva man tidligere ofte kalte «det geologiske maskineriet», flytter og endrer på jord og steinmasser eller «det geologiske byggematerialet». De ytre geologiske kreftene er varmeenergien fra solen, som skaper vind, nedbør, is og elver, som i sin tur fører til bergartsdannelse. Både vind og vann kan stå for graving (erosjon), transport av fine partikler, og avsetning av disse på et nytt sted (sedimentering). I det alt vesentlige vil disse kreftene svært sakte grave eller slite bort stadig mer av fjell og jordsmonn og avsette dette som sedimenter, som i sin tur påvirkes av vekt, trykk og varme slik at de blir kittet sammen (såkalt diagenese) til sedimentære bergarter. Eksempelvis blir sandkorn gjerne til sandstein, finere slam og leire kan bli til skifer. I sjøer og hav kan også dyreliv, plankton og skjell synke til bunns og presses sammen til kalkstein, gjerne lagvis sammen med sandstein eller skifer ettersom avsetningen av dyreliv øker og minsker. I nordlige strøk vil frostsprengning hjelpe til med å bryte opp fjellet i mindre blokker, som etter hvert utsettes for ytterligere ytre krefter og transporteres bort. Og endelig kan isbreer skyve foran seg store masser og avsette morener eller eskere av stein og grus. Materialforflytningen følger som regel tyngdekraften og avsetter sedimentene lavere enn utgangspunktet, for eksempel i et elveleie eller helt ute i havet. Selv de høyeste fjellmasser vil til slutt slites helt ned og bli til et nesten flatt «peneplan». For at et slikt peneplan igjen skal kunne heve seg eller bli åsted for fjelldannelse, må det utsettes for indre geologiske krefter. Himalaya og Alpene er eksempel på fjelldannelse gjennom platekollisjon, mens Langfjella som i dag preger Norge, ble dannet ved landhevning basert på andre indre krefter, og Yellowstone-området er hevet av et vulkansk magmakammer.
De indre geologiske kreftene er varmeutviklingen og massebevegelsene i Jordas indre, som skaper platebevegelser, jordskjelv og vulkanisme. Platebevegelser vil føre til kollisjoner hvor en plate bøyes ned (synklinal), mens den motstående platen bøyes opp (antiklinal). Kollisjon mellom to plater gir oftest en fjellkjededannelse (orogenese), og dersom jordskorpen bøyes ned under havbunnsskorpen vil havbunns-bergarter foldes opp og danne en fjellkjede på land, som under den kaledonske fjellkjedefoldingen. Fjellfjededannelse vil oftest ledsages av foldinger av bergartene, hvor de kan foldes så mye at to horisontale lag bytter plass og det eldre lag havner over det yngre. Forholdet mellom jordskjelv og vulkanisme er komplisert, vulkanisme vil ofte følges av mindre jordskjelv, men de største jordskjelvene oppstår ved større plateforskyvninger, som skaper sprekker og forkastninger. Jordas indre varme og magnetisme skaper bevegelser i den flytende magmaen, som kjøles ned og størkner hvis den flyter opp mot overflaten. Størkning ved 600-1200 °C med blanding av mineraler skaper magmatiske bergarter (også kalt eruptive bergarter) eller størkningsbergarter, som kan finne sin form enten i dypet før de når overflaten (dypbergarter) eller oppe i dagen etter at de forlater den vulkanske kilden (dagbergarter). Eksempel på dypbergarter er kvartsitt og granitt, eksempel på dagbergarter er porfyr, tuff og basalt. EN vanlig bergart som størkner i havskorpen, er gabbro. Hvis en dypbergart trenger seg oppover i sprekker i jordskorpen og størkner der, skapes en intrusiv gangbergart.
Bergarter oppe i dagen kan også synke ned i dypet gjennom fjellfolding, jordskorpebøyning eller vekten av sedimenter - trykk og varme (200-800 °C) nede i dypet kan da omdanne dem til nye, såkalt metamorfe bergarter. Eksempelvis kan sandstein bli til kvartsitt eller flint, leirskifer kan krystalliseres til fyllitt eller glimmerskifer, mens kalkstein kan omdannes til marmor. Påvirkningen og kreftene i dypet kan være så sterke at den dannes blandingsbergarter - migmatitt, og dypt nede kan man se dannelse av krystallinske skifere, eller tydelig lagdelt gneis.
Geologiske fagfelt De prosesser som oppsummeres ovenfor, studeres gjerne særskilt hvor den enkelte geolog spesialiserer seg om et eller noen få av de geologiske fenomenene. Geologien deles opp i en rekke fagfelt, som kan inndeles kronologisk etter når de ble oppdaget omtrent slik, og i parentes hva fagfeltene studerer eller avdekker:
petrologi (bergartslære) og petrografi (bergarters utbredelse) strukturgeologi (bergarters vertikale utbredelse) mineralogi (mineralenes egenskaper) paleontologi (forhistorisk liv) stratigrafi (bergartenes lagdeling) geomorfologi (landformenes dannelse og utvikling) hydrogeologi og hydrologi (studier av elver og grunnvann) vulkangeologi og vulkanologi kosmologi inklusive studiet av meteoritter kvartærgeologi (nyeste perioders geologi) sedimentologi (elver og breers partikkelavsetning) platetektonikk og platedrift (jordplatebevegelser) meteorologi (vær og vind) petroleumsgeologi (dannelse og forekomst av olje og gass) glasiologi (bre- og skredlære)
Geologer bruker sin kunnskap ved arealplanlegging, samfunns- og transportplanlegging, lokalisering av demninger og andre større anlegg, ved leting og gruvedrift på kull, mineraler og edelstener, og ikke minst ved leting og utvinning av olje og gass. Videre kan geologien (stratigrafi) anvendes til å aldersbestemme vertikale lag, for eksempel ved biologers funn av fossiler eller biologisk materiale, ved arkeologers funn av kulturelle levninger, eller som støtte for kriminalteknisk undersøkelse. Geologien leverer delkunnskap til fysisk geografi.
Geologiens historie
I Oldtidens Hellas syslet tenkere med noen grunnleggende geologiske teorier om jordens opprinnelse - Aristoteles så hvor langsomme geologiske endringer var.Moore, Ruth. The Earth We Live On. New York: Alfred A. Knopf, 1956. p. 13 Hans etterfølger ved Lyceum, filosofen Theofrastos (372-287 f.Kr.), gjorde seg mest bemerket med sitt arbeid peri lithon («Om steiner»), som forble det klassiske læreverket helt til Opplysningstiden. Han beskrev mange mineraler, ertser, ulike typer marmor og kalkstein, og forsøkte å gruppere mineraler utfra hardhet. I romertiden lagde Plinius den eldre en oversikt over mange mineraler og metaller og beskrev rav som et fossil fra furutrær. Han var også inne på krystallografi ved å oppdage den oktaedriske strukturen i diamanter. Abu Rayhan Biruni (973-1048 e. Kr.) var en av de tidligste muslimske geologer og ga de første beskrivelsene av de geologiske forholdene i India.Abdus Salam (1984), "Islam og vitenskap". I C. H. Lai (1987), Ideals and Realities: Selected Essays of Abdus Salam, 2nd ed., World Scientific, Singapore, p. 179-213. I Kina formulerte renessansemannen Shen Kuo (1031-1095) en hypotese om landdannelse eller geomorfologi: Etter observasjon av fossile skjeletter i et geologisk stratum i et fjell flere hundre mil fra havet, antydet han at landet var dannet ved landheving, erosjon og avsetning (sedimentasjon) av silt fra elver. Han fant marine fossiler funnet i Taihangfjellene som ligger flere hundre mil fra Stillehavet, og fossilt bambus i et tørt og ugjestmildt område i Shaanxi som satte han på tanken om klimaendring.
Legen Georg Agricola (1494–1555) skrev den første avhandlingen om gruve-drift og metallutvinning, De re metallica libri XII i 1556, med vedlegget Buch von den Lebewesen unter Tage. Han beskrev vindenergi, vannkraft, smelteovner, transport av erts, ekstraksjon av natrium, svovel og aluminium. Danske Niels Stensen (1638–1686) er kreditert med tre hovedprinsipper i stratigrafien – superposisjonsprinsippet, prinsippet om opprinnelig horisontalitet og prinsippet om lateral kontinuitet – teorier som tidligere møtte motstand fra kirken.
På 1600-tallet var geologien sterkt preget av teologi. Den norske presten Michel Pedersøn Escholt i 1657 verket Geologia Norvegica om jordskjelvets teoretiske og teologiske fundamenter, og omtalte blant annet grotter og hulrom, jordgasser og vulkaner. Og i 1696 publiserte briten William Whiston A New Theory of the Earth som «beviste» at Syndefloden hadde forekommet og dannet jordens bergartslag. Også tyskeren Abraham Gottlob Werner viste til Syndefloden og foreslo at bergartslag, også basalt og granitt, ble utskilt fra havet i en teori kalt neptunisme.Frank, Adams Dawson. The Birth and Development of the Geological Sciences. Baltimore: The Williams & Wilkins Company, 1938. p. 209
Vulkanstudier, plutonisme og neptunisme