Primeiras pesquisas são destinadas à descoberta de carvão, xisto e substâncias pirobetuminosas

A primeira pesquisa de carvão de pedra e minerais betuminosos e oleorresinosos foi autorizada pelo governo imperial do Brasil em 1858. As expedições de iniciativas particulares tinham como objetivo o carvão, o xisto e outras substâncias pirobetuminosas – sedimento rico de uma mistura, escura e viscosa, de hidrocarbonetos pesados com outros compostos oxigenados, nitrogenados e sulfurados, usado como impermeabilizante na pavimentação de estradas, na fabricação de borrachas e tintas Em São Paulo, a exploração de folhetos pirobetuminosos no Vale do Paraíba viabilizou, em 1882, a industrialização e o fornecimento de gás de xisto para a iluminação de Taubaté. Já na Bahia, um grupo inglês chegou a implantar uma usina em 1891 para processamento de xisto na região de Maraú, desativada dois anos depois. Apesar disso, as explorações incluíam, naturalmente, o petróleo. O período do governo imperial do Brasil deixou para o país um grande legado para a organização da geologia e dos quadros de profissionais da área, com repercussões importantes na futura história do petróleo brasileiro. Em 1886, foi criada a Comissão Geográfica e Geológica de São Paulo, que realizou valiosos levantamentos geográficos e estudos geológicos no interior paulista, oferecendo ainda contribuições para o estudo de outras áreas. A pedido do imperador Dom Pedro II, foi criada, em 1876, a Escola de Minas de Ouro Preto (município mineiro) para a formação de engenheiro de minas. Além disso, foram realizadas reformas no Museu e na Biblioteca Nacional, onde passaram a exibir trabalhos originais de cientistas brasileiros e estrangeiros radicados no país, como o canadense naturalizado americano Charles Frederick Hartt (responsável pela organização da Comissão Geológico do Império do Brasil entre 1875 e 1877) e Orville Derby, que dirigia a comissão paulista – ambas consideradas marcos históricos da geologia brasileira.