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La petrofisica è una branca specializzata della geologia che si occupa dell'analisi delle proprietà fisiche e chimiche delle rocce, delle interazione fra le rocce ed i fluidi in esse contenuti e delle caratteristiche delle rocce rispetto al dominio geologico in cui sono osservate.
Si tratta una scienza interdisciplinare che richiede l'integrazione di nozioni di geologia, geofisica, fisica della materia e chimica; essa trova le sue principali applicazioni nella ricerca e produzione di risorse naturali quali la valutazione dei giacimenti di petrolio e metano, progetti di stoccaggio sotterraneo di metano, cattura e sequestro di anidride carbonica nel sottosuolo, lo sfruttamento dei serbatoi geotermali e delle falde acquifere.