Zgodovinska geologija uporablja načela in tehnike geologije za ugotavljanje geološke zgodovine Zemlje. Preučuje procese, ki spreminjajo Zemljino površje in kamnine pod površjem.

Geologi s stratigrafijo in paleontologijo ugotavljajo zaporedje dogodkov ter prikazujejo rastline in živali, ki so živele v različnih obdobjih v preteklosti. Določili so zaporedje plasti kamnin. Nato so z odkritjem radioaktivnosti in iznajdbo tehnik radiometričnega datiranja pridobili način za določanje starosti plasti (strat).

Zdaj poznamo časovno razporeditev pomembnih dogodkov, ki so se zgodili v zgodovini Zemlje. Zemlja je stara približno 4,567 milijarde (4 567 milijonov) let. Geološki ali globinski čas Zemljine preteklosti je organiziran v različne enote. Meje na časovni lestvici običajno označujejo pomembni geološki ali paleontološki dogodki, kot so množična izumrtja. Na primer, mejo med obdobjem krede in paleogena določa izumrtje v kredi in terciarju. To je pomenilo konec dinozavrov in številnih morskih vrst.

Iskanje virov energije in dragocenih mineralov je odvisno od poznavanja geološke zgodovine območja. Takšno znanje lahko pomaga tudi zmanjšati nevarnost potresov in vulkanov.

Za razumevanje geološke zgodovine geologi uporabljajo več dopolnjujočih metod:

  • Relativno datiranje — temelji na načelih, kot so superpozicija (mlajše plasti ležijo nad starejšimi), izvirna horizontalnost, lateralna kontinuiteta in presečne relacije. Faunalna sukcesija (zaporedje fosilov) je ključna v biostratigrafiji.
  • Stratigrafske discipline — vključujejo litostratigrafijo (razvrstitev po kamninski litologiji), biostratigrafijo (po fosilnih vsebnostih), kronostratigrafijo (koščki časa) in druge, kot so magnetostratigrafija in kemostratigrafija.
  • Radiometrično datiranje — omogoča absolutno datiranje kamnin in mineralov z merjenjem razmerij radioaktivnih izotopov in njihovih produktov razpada. Pogoste metode so U–Pb (za stare magmatske in metamorfne dogodke), K–Ar in Ar–Ar (vulkaniki), Rb–Sr, Sm–Nd ter 14C (za zelo mlade organske materiale do ~50 000 let).

Pri radiometričnem datiranju je pomembno razumeti pojme, kot so polovični čas izotopa, zaprtost sistemov (closure temperature) in možne motnje (npr. izločanje ali prenovna preobrazba), ki lahko vplivajo na rezultate. Datum, pridobljen z radiometriko, pogosto kombinirajo z relacijskimi stratigrafskimi podatki in fosilnimi zapisi, da se ustvari zanesljiv časovni okvir.

Geološka časovna lestvica je razdeljena hierarhično v enote, ki jih pogosto uporabljamo pri predstavitvi Zemljine zgodovine. Glavne enote so:

  • Eon — največja časovna enota (npr. Phanerozoik, Arhaik).
  • Era — deli eone (npr. Mezozoik, Kenozoik).
  • Obdobje (perioda) — deli ere (npr. kreda).
  • Epoka — manjše delitve obdobij (npr. kvartar).
  • Starost — še manjše kronološke enote znotraj epok.

Meje med enotami časovne lestvice so pogosto opredeljene z izbranimi stratigrafskimi odsekih (GSSP — Global Boundary Stratotype Section and Point) in so lahko določene na podlagi sprememb fosilne združbe, magnetnih preobratov, kemičnih signalov ali izotopnih premikov. Zaradi novih odkritij in natančnejših datiranj se časovna lestvica postopoma izboljšuje in natančneje določa.

Uporaba znanja o geološkem času in stratigrafiji je široka:

  • iskanje in ocena nahajališč nafte, zemeljskega plina, premoga, kovin in drugih surovin;
  • upravljanje virov podtalnice in hidrogeologija;
  • ocena tveganj za potrese, vulkane, plazove in druge geološke nevarnosti;
  • rekonstrukcija preteklih podnebij in ekologij, kar pomaga razumeti spremembe biodiverzitete skozi čas;
  • pomoč pri gradbenem in inženirskem načrtovanju z upoštevanjem geoloških pogojev.

Geološka raziskovanja so torej temeljna za razumevanje preteklosti Zemlje in za reševanje praktičnih problemov sedanjosti. Stalni napredek v metodah datiranja, boljše kartiranje in meddisciplinarno sodelovanje prispevajo k vse natančnejši in bolj zanesljivi zgodbi o razvoju naše planete.