São regiões da Terra que, durante um determinado período, sofrem lento abatimento (subsidência) gerando uma depressão que é preenchida por sedimentos. Esses sedimentos podem ser formados por materiais de três tipos principais: fragmentos originados pela erosão das áreas elevadas e transportados para a bacia por rios, geleiras ou ventos; materiais precipitados em corpos d'água dentro da bacia que são transportados como íons em solução; e substâncias que fizeram parte de corpos de animais ou plantas, como fragmentos de conchas, ossos, ou recifes de corais inteiros. Submetidos ao tempo e à pressão, esses materiais podem transformar-se em hidrocarbonetos (petróleo e gás natural).

É o estudo das sucessões de camadas formadas em bacias sedimentares. A Paleontologia estuda os fósseis encontrados nessas camadas. sedimentares. 

É a ciência que fornece os elementos para o estudo da estrutura e composição do globo terrestre. Quase tudo o que se conhece sobre a Terra em profundidades além das que são atingidas pelos poços e minas subterrâneas origina-se das interpretações de dados e informações geofísicas. Muitas das ferramentas e técnicas desenvolvidas para estes estudos são usadas na exploração de hidrocarbonetos e de minérios. Dentre os diversos métodos geofísicos usados para prospecção de petróleo, os principais são:

       · Método Gravimétrico – Trata-se de um método não sísmico de prospecção que objetiva inferir as estruturas de sub-superfície a partir das anomalias gravimétricas causadas por rochas com diferentes densidades, medidas na superfície da Terra, na superfície do mar, em levantamentos aéreos ou usando informações de satélites.
    · Método Magnetométrico – É um método não sísmico de prospecção baseado na diferença de susceptibilidade magnética das rochas da crosta, que provoca variações no campo magnético terrestre, podendo ser medido na superfície da Terra, na superfície do mar, em levantamentos aéreos ou usando informações de satélites.
     · Método Elétricos – Constitui um grupo de diferentes técnicas de prospecção nas quais os campos elétrico e/ou magnético, quer tenham causas naturais ou artificiais, são medidos e utilizados para o mapeamento de atributos das rochas tais como resistividade e condutividade.
     · Gamaespectrometria – É um método geofísico que mede a intensidade da radiação gama emitida pelos elementos radioativos naturais presentes nas rochas e solos como o potássio ( 40K) os produtos de decaimento das séries radioativas naturais do urânio (238U) e tório (232Th).   
     · Métodos sísmicos – São os que se baseiam na emissão de ondas sísmicas artificiais na superfície terrestre ou no mar, geradas por explosivos, canhões de ar comprimido, queda de pesos ou vibradores. As ondas refletidas (Sísmica de Reflexão) e refratadas (Sísmica de Refração) nas interfaces das camadas da crosta terrestre retornam à superfície, onde são registradas.

É o principal método geofísico usado na prospecção de hidrocarbonetos por fornecer detalhes da estrutura da crosta bem como de propriedades físicas das camadas que a compõem. Neste método observa-se o comportamento das ondas sísmicas que, após penetrarem na crosta, são refletidas nos contatos das camadas com diferentes propriedades elásticas e retornam à superfície onde são detectadas por sensores (geofones ou hidrofones). Os dados registrados são processados em computador para obtenção de uma seção sísmica com uma escala horizontal que indica o comprimento e uma escala vertical em tempo ou em profundidade. Como são duas dimensões, este método é conhecido como sísmica 2D. Se a distância entre as linhas for pequena (entre 300 e 600 metros) assim como a distância entre a fonte e os receptores (entre 25 e 70 metros) obtém-se um grande volume de dados que podem ser combinados em qualquer direção para obtenção de uma linha sísmica ou mapas em subsuperfície (time-slices). Trata-se da sísmica 3D. Atualmente, para controle de frentes de injeção de água ou de outros fluidos em campos em produção, são feitos dois ou mais levantamentos 3D registrados em diferentes intervalos de tempo, o que caracteriza a sísmica 4D.

Os perfis de poços são usados principalmente na prospecção de petróleo e de água subterrânea. Têm sempre como objetivo principal a determinação da profundidade e das características de um reservatório com hidrocarbonetos ou um aqüífero. Para fazer a perfilagem em um poço são usadas diversas ferramentas (sensores) acopladas a sofisticados aparelhos eletrônicos. Estes sensores são introduzidos nos poços, registrando, a cada profundidade, as diversas informações relativas às características físicas das rochas e dos fluidos em seus poros. As ferramentas medem e registram propriedades que podem ser elétricas, radiativas ou acústicas. Com os sensores elétricos, por exemplo, detecta-se a condutividade (resistividade) das rochas. Este método é também conhecido como Geofísica de Poço.