地质学和地理学
在民国自然科学的各个学科之中，地质学走在最前面。早在1912年，南京临时政府实业部矿政司下就设立了地质科，由章鸿钊任科长。它一成立，便向各省下达公文，征调地质专业人才、地质参考品及各省地形地貌图，卓有成效地开展了工作。特别是所长章鸿钊，连续发表《调查地质咨文》及《中华地质调查私议》，强调地质调查之重要，提出“谋国者，首宜尽地利以裕民财；欲尽地利，则舍调查地质盖未由已”，进而呼吁：“专设调查所以为经营之基，树实利政策，以免首事之图，兴专门学校，以育人材，立测量计划，以制舆图”[7]，产生了较大的反响，为地质学的诞生创造了条件。
不久，北京政府工商部也成立了以丁文江为首的地质研究所，并招收了第一批地质专业的学生叶良辅、谢家荣、朱庭祐、李学清、刘季辰、王竹泉、李捷、谭锡畴等22人，这是我国第一批经过正式培训的地质专门人才，许多人日后都成为中国地质学的中坚力量。
民国初年，新兴的地质学队伍在丁文江等人的带领下，对正太铁路沿线及云南、川黔边界地区进行了为时两年的大规模地质调查，得到了初步锻炼。在此基础上写成的《正太铁路沿线地质报告》，成为我国第一篇用中文撰写的地质报告。
1916年3月，中央地质调查所正式成立，丁文江出任所长，这是我国成立最早的一个地质调查与研究机构，也是我国现代自然科学发展史上最早出现的专业研究机构。它下设地质调查、古生物、新生代、经济地质、工程地质、地球物理、燃料、土壤等研究室。以中央地质调查所的创建为标志，我国现代地质学的发展开始步入一个崭新的发展阶段。
这一时期，各高校的地质学研究也逐渐开展起来，走在最前面的是北京大学。1918年，它恢复了地质系，聘请美国哥伦比亚大学教授葛利普（A.W.Grabau）及著名的地质学家李四光、谢家荣等前往任教，课程逐渐完备，学生人数也不断增加，呈现出一派蓬勃向上的喜人局面，各方面成果陆续问世。
1922年，中国地质学会正式组建，章鸿钊被推举为首任会长，创办会刊《中国地质学会志》，1926年后，又出版了《地质评论》。
继北京大学恢复地学系后，1927—1928年，南京中央大学、广州中山大学等也先后成立了地学系，与北京大学南北呼应。
各方面研究的开展、人才的集中、队伍的壮大，所有这一切为地质学新纪元的到来铺平了道路；而中央研究院的成立，又加速了这一进程。1928年，著名的中央研究院地质研究所正式挂牌，两年后，北平研究院的地质研究所也创建起来。
接着，河南、湖南、贵州、四川、江西、福建等省都成立了独立的地质研究机构，地质事业，在大江南北的广阔大地上开展了起来。
民国地质学取得了辉煌的成就，具体说来主要体现在以下四个方面。
1.地质调查方面 地质调查所成立后，随即开展了大规模的地质调查工作，由王竹泉调查山西，谢家荣调查甘肃、湖北，刘季辰调查云南、浙江，谭锡畴调查山东，他们足迹遍及黄河、长江两大流域。1921年翁文灏主持所务后，调查范围进一步扩大，东北至黑龙江，西南至云南，西北至甘肃、青海，几乎覆盖了整个中国版图。这些大规模的调查，获取了大量的关于中国各地的地质、矿产资料，为地质学各领域的发展，奠定了坚实的基础。
2.地层古生物之研究 这方面最突出的成就，是对䗴科化石的研究。䗴是一种栖息于浅海海底的单细胞动物，最早出现于主要造煤时代石炭纪早期，绝灭于二迭纪末期，因此，对各类䗴化石的研究，便成为划分石炭二迭纪含煤地层不可或缺的依据。
李四光、赵石曾等人，以敏锐的眼光及深刻的洞察力，对此进行了专门探讨，其中李四光的成绩最为杰出。在整个20世纪20年代，他效力研究的一个主要课题便是䗴科化石，先后撰写了《䗴蜗鉴定法》、《䗴蜗的新名词描述》、《中国北部之䗴科》、《山西东北平定盆地之䗴蜗》、《葛氏䗴蜗及其在䗴蜗族进化程序上之位置》等一系列专著，成为我国全面系统研究此一问题的第一人。鉴于他在古生物与研究上的这一特殊贡献，1931年，英国伯明翰大学特授予他自然科学博士学位。
3.地质构造与地层运动方面 这方面课题是整个地质学的一大难点。因此，它的成就大小，也最能反映一个国家地质学的发展水平。在这方面，我国地质学界取得的成就卓著，举世公认，为祖国的自然科学赢得了荣誉。
早在20世纪20年代初，著名地质学家、中国地质事业的开拓者之一——章鸿钊就大胆地将相对论运用于地质学研究之中，认为“大体言之，时代愈古则距离愈大，地层愈分则失之愈易，两地相距愈远，则比较推测之结果愈不可恃”[8]。由此提出著名的“级求法”，即时代与层级间的对比关系，必当由远而近，以此类推，以时距较大者为单元，以纪为时代单元，将全球以东西经度、南北纬度为准，划分为无数极小区域，以任何区为中心，列于其周者为带，由近而远等等。还提出“时准”概念，即地质单元必须与地层时代（代、纪、世、期）相一致的概念，这在当时令地质界同人耳目一新。
在地壳运动的研究上，李四光、章鸿钊、黄汲清、翁文灏、孙健初等群英荟萃，光彩照人。他们的成就，充分显示出我国新兴地质学界的坚强实力，为地质学日后的进一步腾飞，铺垫了坚实的基础。下面，仅就他们的各自成就，略作介绍。
章鸿钊的主要贡献，是在中生代地壳运动及中国大地构造理论方面。20世纪二、三十年代，他相继发表了一系列专论，对此进行了集中论述。在《中国中生代晚期以后地壳运动之动向与动期之检讨并震旦方向之新认识》一文中，他着重论述了震旦方向与地壳运动方向，火山岩系地质时期，震旦运动的五期划分，震旦运动与火成岩间的关系及震旦运动的成因。文中首先界定了震旦运动这一术语的涵义，并将它划为五期，五期运动方向多与震旦方向即北东——南西近于垂直，指出它是造成中国东部中生代以后褶皱的侧压力的主要方向。文中还特别论述了造山运动，指出五期运动中均发现有逆掩断层及倒转褶曲等，认为这正是造成中生代后造山运动的明显特征，所有这些，立论新颖，在当时引起了较大的反响。
在《中国中生代初期之地壳运动与震旦运动之异点》一文中，他根据震旦运动与火成岩的特点，比较系统地阐述了造成中国东部中生代后褶皱侧压力走向的问题，认为这些力均是东部沿海地向斜沉积所导致的岩浆往返流动所形成的波动引起的。文章对比了太平洋东西岸的造山运动，认为从侏罗纪以来大致相同，力源来自于太平洋中部，涉及到东西大陆沿海各区域。由于放射性所产生的热量，发生巨大的喷发，喷发的物质形成了月球。月地分离后，地球失去大量物质，由于等压的调节，导致了一场规模巨大、覆盖面广的地壳运动。南北美地壳向西移动，澳洲向东急进，印度与南极大陆相继分离，印度大陆向北推进，于是造成了太平洋两岸运动的同时性。在当时中国地壳运动与地质构造理论发展还处于初期阶段的情况下，章鸿钊对太平洋区域地壳运动的认识与探索，极富有启迪性。
不过，在这一方面，成绩最大的还是李四光。李四光（1889—1971），湖北黄冈人，1904年赴日留学，1910年毕业于大阪高等工业学校，1911年回国参加留学生考试，列为最优等，被清廷赐为“工科进士”。1913年他又赴欧留学，5年后从英国伯明翰大学地质系毕业。回国后，一直致力于地质学研究事业，为我国地质学的发展奉献了毕生的精力。
在李四光以前，人们都认为，中国华北地区在临近地质时期是一片沙漠，根本不可能存在冰川。而李四光根据自己的研究，大胆推翻了这一论断。1922年，他在英国《地质杂志》上发表专论《华北挽近冰川作用的遗迹》，明确提出这里存在过冰川，从而打破了中国地质学界在冰川研究方面的沉寂局面，引起了国内外地质学界的高度重视。
1926年，他发表了《地球表面形象变迁之主因》一文，提出了一个全新的论断，即地球自转速率的变化，是地壳运动产生的主要原因。对此，时人给予了高度评价，认为“这篇文章可以说为研究地质构造与地壳运动的规律，提出了一份新的蓝图”[9]。
1929年，李四光发表专论《东亚一些构造型式及其对大陆运动问题的意义》一文，提出东亚地质构造有七种形式，并分别命名为：山字型、多字型、帚状、帚——三角状、入字型及膝型，而其中山字型是发育最广泛、最易被识别、因而也是对地壳运动最有用的一种构造型式，这一观点也引起了地质学界的广泛关注。
20世纪20年代末至抗战之前，李四光的一个最为重大的科研成果之一，就是对中国第四纪存在冰川现象的发现和论证。长期以来，国际间充斥着中国内地在第四纪并不存在冰川的结论。但李四光通过亲自在太行山麓和大同盆地的实地考察，推翻了这一结论。以后，他继续在长江两岸特别是庐山实地进行深入的考察研究，于1930年写出了中国第四纪冰川地质上划时代的名著《冰期之庐山》一书。这一发现，不仅对地质学，而且对于古人类学都具有重大价值。1935年，李四光应邀到国外讲地学，讲稿后来整理成《中国地质学》一书出版。这是中国人撰写的第一部中国地质学，在国内外引起颇大反响，被李约瑟称之为“第一部内容丰富的地质学著作”。
此外，李四光还修正了长江三峡寒武纪地层的划分，确定了冰碛层的层位，奠定了南方“震旦系”的分层标准，《火成岩侵入体之新研究法》、《中国北部古生代含煤系之分层及其关系》等，就是反映他这些成就的重要著述。
在二叠纪的研究方面，最有成就的要数黄汲清。当时，对于二叠纪，国际地质界原来是以苏联乌拉尔西坡Perm地区作为标准地层的，而黄汲清认为，以此作为全球的对比标准，实在不理想。于是，他根据自己在中国南方实地考察的资料，并参考前人的研究成果，提出中国的二叠纪应分为船山统、阳新统、东平统的看法。为此，他陆续发表了《中国南部之二叠纪地层》、《中国南部二叠纪珊瑚化石》等六部专著，引起了国际社会的瞩目，并最终取得了国际地质学界的认可。在1933年召开的第16届国际地质会议上，美国著名地质学家舒可特（Schu Chert）宣读的世界二叠纪总结论文，采用的就是黄汲清的研究成果。
1926年，在泛太平洋科学会议上，翁文灏代表中国地质学界首次提出了中生代侏罗、白垩纪时期的大规模造山运动，并命名为燕山运动（因在我国燕山一带表现最为明显而得名），引起了强烈的反响。
1928年，由著名的石油地质学家孙健初撰写的区域地质研究专著——《山西太古界地层之研究》，对地层提出了崭新的划分方法及命名，为开展区域地质研究作出了表率。6年后，他又根据自己在黄河上游及长城沿线的地质调查结果，写成《南山及黄河上游之地质》与《黄河上游之地质与人生》的论著，对贺兰山一带的地层及地质构造，提出了全新的见解。
4.北京人之发现 北平地质调查所成立后，十分注重地质调查工作，他们运用现代科学方法及手段，对北京周围地带进行了大规模的勘察。1929年12月2日，斐文中等人于北京西南周口店猿人洞底发现了北京人完整的头盖骨，引起了全球科学界的瞩目。
由于以上诸方面的重大成就，在中国现代自然科学发展史上，地质学成为最辉煌的一门学科。
与地质学相关，这一时期，我国的现代地理学也获得了较快的发展。国内各高校如东南大学、国立中山大学、国立清华大学、浙江大学、北平师大、东北大学等都先后设立了地学系。1934年，我国还正式成立了全国性质的中国地理学会。1940年，又正式创建了最有影响的研究机构——中国地理研究所。民国时期，地理学的研究成果主要体现在以下几方面：
区域地理方面中国地理研究所对汉中盆地进行了集中考察，先后出版了200多页的《汉中盆地地理考察报告》，并附图集一册，详细论述了汉中盆地的地形、地貌、水文、气候、资源等方面的状况，成为这方面研究的代表作。
1.经济地理方面 中国地质调查所完成对江西、湖南两省的调查后，先后发表的《江西南部钨矿地质志》与《湖南之锑矿》，是这一方面研究的典范。其他的专著如《贵州遵义土地利用》、《四川桐油之生产与运销》、《福建之茶》、《云南省呈贡县落龙河区土地利用初步调查报告》等，不胜枚举。
2.地形与地图绘制方面 民国时期，我国地理学研究人员的足迹几乎踏遍了祖国各个角落，吴尚时的《东北地形》、《巫峡》，丁骕的《新疆之自然区域》，黄汲清的《秦岭及四川地质志》，刘季辰的《江苏地质志》，侯德榜的《黄河志地质志略》，翁文灏的《中国山脉考》，便是他们为后人留下的丰硕成果。
1924年，丁文江、翁文灏、曾世英等合作出版了中国分省地图集，将全国划分为22区，并分别绘制了地文及人文两种图示，为地学界普遍采用。此外，亚新地学社及中国地理教育研究会也各自出版了一些有价值的地图集。
3.土壤方面 中国地质调查所出版了《中国土壤概要》，附千万分之一的土壤概图，极富学术价值，而其《四川之土壤》，则成为分省土壤志的典范。