Za vzorčenje kamnine, usedlin in ledu se uporabljajo različni pripomočki glede na globino in raziskovalno območje, da bi dobili čimbolj nepoškodovane vzorce:
za vzorčenje nekonskolidiranih površinskih usedlin, kot sta npr. glina in pesek, se v morskem okolju uporabljajo vzorčniki, ki s svojo težo prodrejo do deset metrov pod morsko gladino;
1) na zemeljski površini se za površinsko vzorčenje do sto metrov uporabljajo mehanska svedra za vrtanje;
2) da se dosežejo globine več tisoč metrov, se izvrtajo določene vrtine, ki lahko prečkajo in vzorčijo tako usedline kot kamnine s pomočjo votle cevi, ki ima na koncih pritrjene dleti (sonda za prebijanje) ali diamantne krone (rotacijska sonda). Na morju se uporabljajo posebej opremljene ladje ali ploščadi.
Izvlečene vzorce, ki jih imenujemo vzorci kamnin natančno analiziramo, za določitev vrste kamnin in usedlin ter njihovih fizikalnih, kemijskih in granulometričnih značilnosti, starosti, poroznosti in prepustnosti glede na vsebnost vode, ogljikovodikov, itd.
Na splošno se podatki, ki jih pridobimo z vzorčenjem in iz vrtin, uporabljajo za umeritev geofizikalnih informacij (glej modeliranje refleksijskih seizmičnih podatkov) in ekstrapolacijo podatkov, ki jih pridobimo na večjem območju. Uporaba je lahko večnamenska:
1) identifikacija okolja ter procesov nastanka kamnin in usedlin za rekonstrukcijo geološkega razvoja za različne namene;
2) določitev količine sladke in tople vode ter ogljikovodikov;
3) označitev geotehničnih lastnosti talnine za inženirske namene;
4) rekonstrukcija paleoklimatskih obdobij v vzorcih usedlin in ledu z uporabo merilnikov, ki jih imenujemo tudi proxy (nr. izotopi kisika in ogljika, mikropaleontološka analiza, analisi micropaleontologiche, sestava in tekstura usedlin).
