Это направление исследований принято считать одним из главных в исторической геологии. Он изучает взаимодействие главных оболочек Земли в прошлом: атмосферы, гидросферы и земной поверхности. Это главный предмет
палеогеографии, включающий изучение таких наиболее значительных вопросов: фациальный анализ, характер распределения суши и моря в геологическом прошлом и палеоклиматических реконструкции. Эти методы разработаны наиболее полно и обычно подробно описано в большинстве учебников. На базе анализа физико-географических (палеогеографических, геологических) процессов и обстановок прошлого были разработаны и сформулированы основные принципы исторической геологии. Среди них следует назвать принцип униформизма, сформулированный в 1833 английским исследователем Ч. Лайелем, который предполагал, что изучение современных природных явлений является ключом к познанию прошлого. Взгляды ученого, предусматривали неизменность во времени геологических процессов и отвергали направленность развития Земли, впоследствии были уточнены. Униформизм был заменен понятием актуализма, по расшифровки геологического прошлого базируется на изучении современных процессов, но с поправками на эволюционную изменчивость их во времени.
Актуализм начал И. Вальтер (1893), но наиболее полно его развили российский и советский геологи А. Д. Архангельский и Н. Н. Страхов. Согласно последним трактовок, это не только принцип или мировоззрение, но и самостоятельная группа методов исследований, учитывающий необратимость геологической истории.
При всех преимуществ и возможностей актуалистичного метода необходимо помнить о его ограниченности. Его следует очень осторожно применять для описания процессов докембрийской истории, физико-географические условия которого существенно отличаются от современных. Со значительными ограничениями его можно применять к тектонических процессов, которые являются более длительными, чем это фиксируют современные наблюдения. В конце концов, он не пригоден для расшифровки интрузивного процесса и тех явлений, которые невозможно наблюдать непосредственно. Итак, актуализм должен учитывать различный диапазон времени по данным современных наблюдений и сравнение их с конденсированной информации о геологическом прошлом, чаще невозможность датировать события прошлого с необходимой возрастной точностью.
Фациальный анализ как база для воспроизведения геологического прошлого получил в исторической геологии и палеогеографии наибольшее распространение. Понятие о фациях ввел А. Грессли (1839), который понимал под ними синхронные отложения подобного литологии и с одинаковыми палеонтологическим останкам. Впоследствии Н. А. Го-ловкинський (1869) ввел это понятие в российскую геологическую литературу, трактуя его как единицу физико-географической обстановки для определенного интервала времени. Такое двойное понимание сущности фации - литологическое и как элемент ландшафта - сохраняется по сей день. Естественно, что основу фациального анализа составляют представление о современных их взаимоотношения, то есть актуалистич-ный подход их изучения. Благодаря работам Д. В. Наливкин (1934, 1956) и других исследователей фациальный анализ превратился в научное направление и самостоятельное учение, развивающееся на стыке палеогеографии, исторической геологии и литологии.
Среди методов фациального анализа следует отметить две главные их группы: составление фациальных карт и расшифровка фа социальных обстановок геологического прошлого в отдельных районах по данным стратиграфических разрезов. Фациальные карты обычно составляются для одновозрастных отложений, литологический состав которых изменяется по площади. Такие карты дают четкое представление о палеогеографические обстановки отдельных периодов, веков, эпох или других интервалов времени, которые могут быть использованы для прогнозирования определенных полезных ископаемых - уголь, россыпей, различных строительных материалов. Составление фациальных карт и разрезов базируется: 1) на пространственно-временном выделении минералов и пород-индикаторов, фиксирующих соответствующие палеогеографические обстановки, - солей, угля, глауконита, фосфоритов, гипса, карбонатов и др.. 2) на биономичному анализе - восстановлении палеогеографических и фациальных обстановок по данным распределения в соответствующих отложениях палеонтологических остатков 3) на литологическом анализе отложений, учитывающий цвет пород, - красноцветные, сироколирни, разноцветные и др.., а также их структурно-текстурные признаки, характер переслаивания, изменение этих признаков на площади и в разрезе. По этим данным может осуществляться восстановление глубины, солености и формы бассейнов, температур того времени и состоять ряд других характеристик палеогеографического прошлого. Дальнейшим предметом фациального анализа становится их идентификация с современными аналогами, а также группировка в определенные типы, группы, виды.
Вторым важным направлением палеогеографических реконструкций является изучение характера распределения суши и моря в геологической истории. Среди исследователей, которые активно занимались этими вопросами, необходимо назвать А. П. Карпинского, С. Бубнова, Б. Л. Лич-ная, Г.Ф. Лунгерсгаузена, Ч. Пейтона, Э. Хеллема, Д. П. Найдина, Ю . М. Малиновского, А. Л. Яншина. Главными методами этих исследований были составления и анализ палеогеографических карт, а также построение и корреляция региональных палеогеографических кривых.
Палеогеографические карты содержат обширную информацию о физико-географические обстановки определенных интервалов геологического прошлого. Данные анализа таких карт в глобальном или региональном масштабе позволяют фиксировать периодическое разрастания или сокращение морских и континентальных площадей, а также разнообразные их перераспределения. Соответствующие методы предполагают количественное под-счета соотношений таких площадей позволяет выделять гео-и талассократическая периоды и эпохи (этапы), а также сравнивать полученные параметры с современными. Характер колебания таких соотношений в региональном и глобальном масштабах отражается путем построения различных палеогеографических кривых.
Еще одна группа методов и направление исследований сводится к выявлению в отдельных, или региональных, разрезах некоторых трансгрессий или регрессий. Примером подобных исследований может быть составление палеогеографической (епейрогеничнои) кривой по данным геологической карты. Если мы составим ряд таких палеогеографических кривых для отдельных регионов (больших тектонических структур), то их сопоставление позволит фиксировать определенные общие трансгрессии или регрессии, которые мы можем сопоставлять с теми, что выделенные по данным анализа палеогеографических карт. Вместе с тем такие сопоставления позволяют иногда устанавливать явления, при которых трансгрессии в одних регионах соответствуют регрессии в других, в этом случае мы можем говорить о палеогеографические перераспределения: морские бассейны с одних площадей перемещаются в другие.
Палеоклиматические исследования в последнее время получили широкое распространение. Климат как один из главных параметров физико-географических условий определяют следующими факторами: 1) соотношением морских и континентальных площадей и взаимным их размещением, 2) степенью орографической расчлененности рельефа, 3) величиной солнечного излучения, вероятно могло варьироваться во времени 4) концентрацией CO2 в атмосфере, при которой ее повышение может привести потепление. Обычно региональные и глобальные изменения климатов определяются комбинацией этих факторов. Важнейшей особенностью климатов Земли есть поясная климатическая зональность - существование полярных, экваториальных зон и поясов умеренного климата. В зависимости от соотношения величины выпадения и испарения осадков выделяют два типа климатов - аридные и влажных.
Среди главных направлений палеоклиматических исследований следует назвать выделение эпох аридизации или гумидизации климатов, потепление или похолодание на исследуемых площадях, выявления причин нарушения климатической зональности и работы с палеогеографического районирования. Методы таких исследований могут быть разными, среди них преобладают литолого-формационные (изучение климата по составу отложений, сформировались) и палеонтологические, когда о климате можно судить по характеру имеющегося органического мира. Полученные результаты отражают в разных таблицах, на графиках, палеоклиматических кривых.
Нарушение поясной климатической зональности может быть обусловлено как особенностями размещения морских и континентальных площадей и рельефов.