К середине XIX в. относятся первые попытки реконструкции физико-географических условий некоторых геологических эпох как для отдельных регионов (исследования Г. А. Траутшольда, Дж. Да на, В. О. Ковалевского), так и для всего земного шара (Ж. Марку). Эти работы заложили основы палеогеографического направления в исторической геологии. Большое значение для становления палеогеографии имело введение в 1838 г. А. Гресли (1814— 1865) понятия о фациях.

На протяжении второй половины XIX в. расширяющиеся геологические работы дают все новые и новые сведения о строении и истории развития отдельных регионов. К началу 80-х годов был собран колоссальный материал, который нуждался в обобщении. Это предпринял австрийский геолог Э. Зюсс (1831 — 1914). Сведения по стратиграфии, истории развития земной коры, деятельности геологических процессов, собранные во многих частях земного шара, были систематизированы Э. Зюссом в трехтомном труде «Лик Земли» (1883— 1909). Геологическая наука после его работ приобрела совершенно иной характер: ученые стали заниматься не только поисками путей расчленения осадочных толщ и их корреляцией, но и главным образом пытались найти объяснения из меняющемуся облику земной поверхности, выявить закономерности в расположении суши и моря, объяснить локализацию полезных ископаемых, установить происхождение тех или иных горных пород и т. д.

Ко второй половине XIX в. относится появление учения о фациях (немецкий ученый Й.Вальтер, 1893) и новое направление в исторической геологии — палеогеография (немецкие геологи).

На рубеже XIX и XX вв. произошло крупнейшее событие в истории естествознания — открытие естественной радиоактивности, что позволило установить истинный возраст нашей планеты, до этого оценивавшийся косвенными методами, дававшими на много заниженные значения, и разработать абсолютную геохронологию. И то и другое означало революционные изменения в развитии историко-геологических знаний.

Конец XIX и начало XX в. ознаменовались также крупными открытиями в области биостратиграфии и выяснении геологической истории регионов. В Западной Европе, Северной Америке и России на основе применения палеонтологического метода рас членены толщи горных пород, изданы монографии об ископаемых остатках различных периодов палеозоя, мезозоя и кайнозоя.

Многие ученые внесли свой вклад в развитие исторической геологии, и среди них необходимо отметить выдающуюся роль А. П. Карпинского (1847 — 1936) — первого выборного президента Российской академии наук. Еще в конце XIX в. им были обобщены данные по геологической истории европейской части России и впервые составлены палеогеографические карты этой территории.

В это же время на основе применения палеонтологического метода виднейшими отечественными геологами С. Н. Никитиным (1851 — 1909), Ф.Н.Чернышевым (1856 — 1914) и А.П.Карпинским были опубликованы монографии о палеозойских и мезозойских отложениях европейской части России и Урала.

В начале XX в. крупнейший французский геолог Г. Э. Ог (1861 — 1927) в многотомном труде описал деятельность современных геологических процессов и попытался расшифровать геологическую историю Земли. Будучи сторонником учения о геосинклиналях, представление о которых было разработано в Северной Америке в 1859 г. трудами Дж.Холла и Дж.Дана, Г.Э.Ог первым четко противопоставил геосинклинали платформам (последние он называл контрастными областями).

Между тем в работах русских ученых А. П. Павлова (1854—1929) и А. П. Карпинского были заложены основы учения о платформах, в дальнейшем развитые в трудах А. Д. Архангельского и Н.С. Шатского.

В России понятие о геосинклиналях было введено в начале XX в. Ф.Ю.Левинсон-Лессингом (1861 — 1939), а А.А.Борисяк (1872 — 1944) вслед за Г. Э. Огом стал рассматривать историческую геологию как историю развития геосинклиналей и платформ. В 20-е годы Д.В.Наливкин (1889—1982) развивал основы учения о фациях, а несколько позднее в трудах Р. Ф. Геккера, Б. П. Марковского и других ученых начинает оформляться палеоэкологическое направление в изучении геологического прошлого.

В первой четверти XX в. немецкий геофизик А. Вегенер (1880— 1930) впервые формулирует теорию дрейфа материков — первую гипотезу мобилизма. Несмотря на всю привлекательность, эта гипотеза не завоевала общего признания, и вскоре после гибели ее автора была почти полностью отвергнута. Однако планомерные исследования океанского дна, начатые в 50-е годы, а также но вые геофизические данные принесли большое количество нового фактического материала, подтверждающего эту гипотезу, и на иной базе гипотеза Вегенера была возрождена и в 60-е годы превратилась в стройное учение — теорию тектоники литосферных плит.

20—40-е годы XX в. были временем широкого развития геологических исследований в разных регионах Земли. На их базе были созданы крупные обобщающие работы по геологическому строению и истории развития Европы (С.Н.Бубнов, 1888 — 1957), Сибири (В.А.Обручев, 1863 — 1956), европейской части России (А. Д. Архангельский), Северной Америки и других регионов. Раз работке региональных исследований способствовало обобщение закономерностей развития земной коры благодаря представлениям об орогенических фазах, обоснованным крупнейшим немецким тектонистом Г. Штилле (1876—1966) во второй половине XX в. в результате изучения огромнейшего фактического материала по стратиграфии, палеогеографии, магматизму, тектонике.

Большой толчок и дальнейшее развитие исторической геологии дало глубоководное бурение на дне Мирового океана, которое планомерно стало проводиться с середины 60-х годов. В результате этих работ впервые были получены неоценимые сведения о строении и развитии земной коры не только в пределах континентов, но и океанов. Открытие в 50-е годы ХХ в. палеомагнетизма и явления периодической инверсии магнитного поля Земли привело к возникновению в стратиграфии нового физического метода — магнитостратиграфии.

Огромное значение имел для исторической геологии прогресс радиогеохронометрии. Он впервые позволил расшифровать докем-брийскую историю нашей планеты, по длительности более чем в шесть раз превышающую фанерозойскую и зашифрованную в основном в толщах глубоко метаморфизованных пород. Ранее их возраст определялся в основном по степени метаморфизма, что при водило порой к грубым ошибкам, так как на Канадском щите архейские образования считались моложе и сильнее метаморфи-зованных среднепротерозойских.

Определенные успехи были достигнуты и в области биостратиграфии позднего докембрия и, в частности, была открыта по-зднепротерозойская фауна безпозвоночных.

Концепции, выдвинутые во второй половине XX в., способствовали открытию новых крупных месторождений полезных ископаемых, которым предшествовали тщательные и всесторонние историко-геологические исследования. В результате историко-геологических исследований были обнаружены уникальные месторождения нефти и газа в Волго-Уральской области и Западной Сибири, в Средней Азии, крупнейшие месторождения алмазов, каменного угля, железных руд, руд цветных и редких металлов, месторождения урана, драгоценных металлов и камней и др.