علوم زمين به منظور پيشبرد اهداف خود نيازمند همسويي با موج سريع انقلاب نانوفناوري است. فرايندهاي نانومقياس محور اصلي درک ما از نحوه شکل‌گيري خاک، چرخه جهاني عناصر، بهره‌مندي از اقيانوسها، حفاظت زيست محيطي و بيوژئوشيمي است. از جمله كاربردهاي نانوفناوري در مباحث علوم زمين، اكتشاف، فراوري و بازيافت مواد معدني ارزشمند و نيز زمين‌شناسي زيست‌محيطي در حذف عناصر آلاينده معدني است.

با كوچك شدن اندازه ذرات در حد نانومتر، نسبت سطح به حجم آنها افزايش يافته و در نهايت قابليت جذب عناصر توسط اين ذرات به ميزان چشمگيري افزايش مي‌يابد. از اين ويژگي مي‌توان براي جداسازي عناصر كمياب و فلزات سنگين ارزشمند از كانسنگ‌هاي با عيار پايين ماده معدني، باطله‌هاي معدني، و نيز جهت حذف و بازيافت مواد و فلزات آلاينده محيطي از پساب‌هاي اسيدي معادن و نيز خاكهاي اطراف معادن بهره گرفت.