Геологические исследования крайне разнообразны. На современном этапе применяется огромное количество методик, используются различные как простые, так и сложные приборы и технические средства. Экспозиция зала посвящена основным принципам и итогам геологических исследований.

Основу геологических знаний дают полевые исследования местности, где изучаются геологические породы, особенности залегания слоев и геологических тел, которые можно изучить в естественных обнажениях, шурфах и искусственных карьерах.

Во время полевых работ изучается строение местности, составляются геологические разрезы, собираются образцы. Так, на картине «Домбай» можно видеть геологов во время полевых маршрутных работ. Основные навыки описания геологических обнажений, сбора и описания образцов пренобретаются в студенческие годы в процессе геологических практик. В витринах зала широко представлениы образцы, собранные студентами во время таких практик в Подмосковье.

Геохронологическая
шкала

Знания о более глубоких слоях земной коры дает бурение скважин (стенд «Бурение»). Образцы нижнего отдела каменноугольной, девонской систем, протерозойской и архейской групп в Подмосковье представлены керном, поднятым при бурении различных скважин. При проведении опорного бурения скважины располагаются вдоль систем параллельных линий. Изучение местности системой параллельных разрезов показано на каркасной диораме. Бурение скважин сопровождается рядом геофизических измерений.

Особый интерес представляют уникальные образцы самой глубокой в мире Кольской сверхглубокой скважины, экспонированные в этом зале. Более подробные сведения об этой скважине помещены в выдвижной кассете. Вторая кассета отведена глубоководному бурению. Бурение дна Мирового океана позволило менее чем за полвека получить уникальный материал по геологическому строению большого количества акваторий.

Отдельная экспозиция зала посвящена одной из важнейших геологических характеристик – возрасту отложений. Как известно, все отложения разделены на системы, отделы, ярусы, горизонты. В тех регионах, где отложения определенного возраста представлены наиболее полно, изучались и изучаются ископаемые остатки, выделяются руководящие формы, определяется абсолютный возраст отложений.

Абсолютные датировки получают с помощью радиологических методов - свинцовый, калий-аргоновый, радиоуглеродный и др. (стенд «Абсолютный возраст»). Руководящие формы ископаемых остатков в эталонных разрезах служат основанием для определения возраста в других регионах. Некоторые подразделения в геохронологической шкале получили названия по местам эталонных разрезов.

Отложения среднего и нижнего отделов каменноугольной системы широко представлены в Подмосковье. Не случайно некоторые ярусы и горизонты в Международной геохронологической шкале носят названия подмосковных районов. В четырех витринах коллекции «Стратиграфический разрез Подмосковья» наиболее полно представлены эти отложения.

Основные итоги геологических исследований – геологические разрезы и карты. Геологические карты, составлены на всю поверхность Земли. Территория нашей страны покрыта геологическими картами мелкого, среднего и крупного масштаба (стенд «Геологическая карта»). При проведении государственной геологической съемки предъявляются очень жесткие требования к соблюдению специально разработанных нормативов. На обычных геологических картах показываются древние отложения, которые выходят на дневную поверхность в изучаемой местности. Для перекрывающих их четвертичных отложений, создаются отдельные карты. Рельеф, генезис форм рельефа – содержание геоморфологических карт.

Длительные, разнообразные исследования позволили восстановить историю развития жизни на Земле (стенд "Геохронологическая шкала"). Совершенствуются методики геологических исследований, появляются новые данные, которые в результате датировки периодически уточняются и корректируются. Стенд «Геодинамический анализ» посвящен итогом применения геодинамического анализа для восстановления истории развития движения земной коры на примере Подмосковья.

Основные типы залегания геологических слоев – субгоризонтальное, складки, смещения по геологическим разломам показаны на стендах «Разрывы», «Складки». На фотографиях и аэрофотоснимках можно видеть, как проявляются разрывы и складки на местности. Геологические карты и разрезы позволяют распознать разномасштабные сбросы, сдвиги, складчатость. Часто, о процессах, происходящих на значительных территориях, дают представление микроструктуры. В витринах к данным стендам представлены образцы разнообразных микроразрывов, зеркал скольжения, кливажа, складок разной формы различных пород. Некоторые складки напоминают причудливые кружева (гипс, каменная соль). Украшением зала является крупный монолит разноцветных складок каменной соли.

Отдельный экспозиционный комплекс зала посвящен поискам полезных ископаемых. На стенде «Геологические предпосылки поисков» отражены важнейшие геологические факторы, которые необходимо учитывать для успешного проведения поисковых работ на те или иные полезные ископаемые.