地質學在十八世紀開始成為一門獨立的科學，並在十九世紀早期達到成熟階段。在此以前，地質學的知識還很零星分散。關於這方面的知識，如從地中開採金屬、粘土、煤和鹽的一些知識，早已為礦工和有關的人們所知曉，而自然哲學家們則大都脫離這些實踐，獨立形成自己的思辨性的地質理論。一般說來，從地下開採出來的無機物被認為是有生命的，受一種內在的塑性力量的推動或日月星辰的外來影響而成長。舉例說，當時礦山不時會停工，以便使新礦藏能夠成長起來，代替開採了的礦物。普遍認為化石是自然界在產生動植物的過程中出的廢品，或者是偶然和生物形態相似的“自然界遊戲”。在歷史上標誌一個嶄新時代開始的各個時期，也有一些人提出化石是生物遺體的說法：在蘇格拉底前的古希臘人當中有可樂豐的色諾芬尼（XenophanesofColophon），在文藝復興時期有達·芬奇、吉羅拉摩·法拉卡斯托羅和喬爾丹諾·布魯諾。
但具有這種看法的人在十七世紀是不多的，因為人們指出，如果化石是現已絕跡的生物遺體，那末，構成生物等級的那條巨大鏈條就不可能是連續和完整的了；當某一物種滅絕以後，這個鏈條上就有了空檔，這樣整個世界也就變得不完善了。劍橋大學的牧師和自然科學家約翰·雷就反對化石是動植物遺體的說法，後來雖勉強接受，但還加上一條反對理由，那就是很難想象屬於海中生物的貝殼化石會到了高山頂上。他認為這些深深埋藏在高山岩層中的化石，很難用某種地上暫時發生過的大災難，如摩西洪水來解釋它們。他還說，即使如此，洪水退落時，也會把這些化石動物衝下去。倫敦格雷山姆學院的醫學教授約翰·伍德沃德（JohnWoodward，公元1665－1728）在公元1695年發表的《地球自然歷史試探》中對約翰·雷作了答覆。伍德沃德認為摩西洪水比約翰·雷所設想的災難規模大得多。他寫道：“那時整個地球被洪水沖得土崩瓦解，而我們現在看見的地層都是從混雜的東西沉積而成的，就象含土液體中的沉澱一樣。”伍德沃德認為洪水不僅消滅了地上大部分生物，而且還粉碎了地球的表面，並使地面的無機物在水中漂起來。這樣，通過沉積的過程，新的岩石層就形成了。動植物的遺體也被捲入這一過程，因此在地層的最深處找到化石。最重的物質如金屬、礦物和比較重的骨頭化石沉積在最低下的地層中，在它上面是白堊中較輕的海生動物化石，最後在最高地層的沙土和泥土中的就是人和高級動植物化石。伍德沃德就是這樣認為化石是一度存在過的生物遺骸，並且聲稱化石是聖經中摩西洪水的最可靠的歷史見證。接受這一看法的伍德沃德的同時代人，主要的有艾·哈雷和威廉·惠斯頓，但他們都不象他那樣堅持神學的正統見解。他們提出摩西洪水無非是因哈雷彗星在其運行非常接近地球的時候引起的潮汐巨浪。
雖然如此，伍德沃德的創見在十八世紀還是比較普遍地為人們所接受，從而在整個這段時期引起人們收集化石的興趣。甚至教堂牆壁上也掛起化石標本，用這些標本標誌“聖經中提到的巨人的骨頭”。
伍德沃德和他的那些追隨者特彆強調水，尤其是摩西洪水在形成岩層及形成岩層中化石的作用。但是當時還有與之相對立的、強調火和火山活動的作用的另一學派。約翰·雷在答覆伍德沃德時就提出了山嶽和乾燥陸地是在上帝的命令下，通過地球內部的火的作用，從海里上升起來的。在那些有活火山的國家中，這種說法似乎比洪水說可能性更大些，所以在公元1749年威尼斯的一個修道院的院長安頓·莫羅（AntonMoro）就提出了地質形成純粹是地球內部熱力所致的理論。莫羅認為摩西洪水只是次要的，在地質學上也不是重要的事件。他認為所有岩層都是由一系列的火山爆發的熔岩流所造成的，每一次火山爆發都把當時的動植物埋葬在新形成的地層中，所以岩層內才有化石存在。
伍德沃德和莫羅兩個觀點的對立，標誌着十八世紀末關於地質形成理論爭論的開端，這場熱烈的爭論，一方是強調形成地層的水的作用的水成說派，另一方是強調火的作用的火成說派。在這次爭論以前和以後，這兩種觀點都被看作是相輔而行的。但是在公元1790－1830年間，因為當時火成說和岩石層是逐漸定演化而來的理論結合在一起，而水成說則和地層是因突然的災變而形成的理論結合在一起，雙方爭論尖銳起來，不過當時也有一些人主張火成說同時傾向於突變說。在爭論過程中和在爭論之前，人們傾向於用純區域性或地方性的證據來支持這一種或那一種地質理論。如考察過活的或死的火山的地質學家就傾向火成說，而專門從事於沉積岩石研究的人則傾向水成說。
在發生爭論之前關於地質學的一些演化論學說已經有人提了出來，便是沒有能夠引起普遍注意，主要是因為這些理論帶有思辨性質。當時關於地球年齡的傳統說法主要是根據《聖經》舊約中的人物世系，而作出地球年齡是六千年的估計，但也有一些人認為這段時期要長得多，布豐就是其中之一。巴黎皇家植物園的總管喬治·布豐，在公元1749年提出並在公元1778年加以仔細闡述過這樣一種關於地球演化的理論。他假定地球年齡為八萬年左右，並可分為七個發展時代。首先是由於太陽和一顆彗星相撞，一些物質從太陽中迸發出來而形成太陽系。地球和其他行星一樣，開頭也是半液體狀態的熔融物，但由於繞軸自轉，赤道凸出出來而兩極則變為扁平，所以地球才成了它現在這樣的扁球形狀。後來地面形成一層堅硬的地殼，而且隨着地球表面溫度的逐漸下降，地殼起了褶皺，使地上出現山脈和海床。接着是大氣中的水分凝結為浸沒整個大地的海洋。地殼的最高部分受到海水的潰蝕，而碎岩的沉積就形成了泥土。化石就是埋藏在這樣的沉積物中，它們原都是滿佈於海中的生物。後來地殼上出現了裂縫，許多水灌進地球內部，留出陸地來，並有植物在陸地上出現。隨後又有了陸地動物，最後出現了人。
布豐的理論具有高度的思辨性，不過他也企圖把經驗的驗證方法介紹到地質學中來，用一些鐵球進行實驗，來估計上述的那個發展過程所經歷的時間。但是地質學在這個階段採用實驗室方法是受到限制的；它主要是一門野外的科學，需要從不同的地帶把觀察到的事實搜集起來。與布豐同時代的法國人，曾任奧良公爵的醫生的詹·格塔爾（JeanGuettard，公元1715－1786）和曾任工業總監的尼古拉·德馬雷（NicolasDesmarest，公元1725－1815）就做過這種搜集工作。他們考察的範圍遍及法國各地，特別在他們認為是許多死火山的奧汶地區作了大量觀察。格塔爾傾向於水成說，在公元1770年提出構成愛爾蘭的“巨人堤道”上的“石柱”的玄武岩石是在水中結晶而成的假說。但德馬雷在年代悠久的火山的鄰近也發現了玄武岩石的石柱，認為它們是由熔岩固化而來的。總的說來，格塔爾和德馬雷都結合水成說和火成說，主張在岩石形成的早期階段，熱力和火山起的作用很大，但是後來水的作用就更重要了。
格塔爾也是最早從事於地質調查的一個人。他注意到地面上的礦物和岩石夾層總是並列存在，而從這些夾層的走向，他就得出結論，認為在法國海岸邊陷入了英吉利海峽而似乎是消失了的夾層，應該在英國南部重新出現。進一步的考察證明他這個結論是正確的。後來在巴黎科學院的贊助下，他同化學家拉瓦錫合作調查了整個法國的岩石夾層的分佈情況，於公元1780年出版一份大型的法國地質圖。格塔爾沒有看出地面上並列的岩石夾層，在地下是垂線層迭的，這或許是由於當時法國的開礦業還不十分發達，所以難以考察地殼的垂線切面。早在公元1719年，英國人約翰·斯特雷奇（JohnStrachey，公元1671－1743）對英國的門底普產煤區作了地質調查，弄清楚那裡從煤到白堊的岩層情況，隨後不久，柏林大學的地質學教授約翰·勒曼（JohannLehmann，卒於1767年）和醫生格奧格·富克澤爾（GeorgFuchsel，公元1722－1773）也對哈爾茨山脈的產煤區進行了同樣的地質調查。
勒曼和富克澤爾把岩石的垂直系列看成是歷史的遞續現象，每一層都是在下一層的上面逐漸形成的。他們根據年代的遠近，把岩石主要分為三類。首先是不含有化石的原始岩層，它們構成山巒的核心；其次是第二層的沉積物，含有簡單的海生物化石；最後是第三層的岩石，含有陸上動物和植物化石。勒曼和富克澤爾認為這些岩層都是由海里的沉積物形成的，由於地殼在冷卻過程中產生了褶皺，這些岩層也就有了傾斜的情況。他們的觀點得到在俄國女王喀德琳二世下面任事的德國人彼得·帕拉斯（PeterPallas，公元1741－1811）的支持。帕拉斯於公元1768到公元1784年間在烏拉爾山脈一帶進行過廣泛的地質調查，觀察過烏拉爾山區的岩層有顯著的傾斜現象，較近的由於沉積形成的山頂岩石受了風化侵蝕，使得它下面的原始岩層露了出來。
下一個重要的德國地質學家是阿伯拉罕·維爾納（AbrahamWerner，公元1749－1817）建立了一個純水成說的學派，上述的演化論觀點並未受到他的注意。他出身於一個礦業家庭，三百年來都和採礦工業有着聯繫。他繼承了家庭傳統，從公元1775年直到逝世，都是弗賴堡礦業學院的校董。維爾納沒有發表過多少著作，但是他是一個很受歡迎的教師，從歐洲各地吸引了許多學生到弗賴堡學院來。事實上，他的見解是通過講課而傳開的，而他的許多學生則在十九世紀初期使水成說成了主要的地質學說。維爾納的地質學理論是伍德沃德早期洪水說的一個通俗化了的增仃本。他認為地球最初為一片原始的海洋浸沒着，所有岩層都在海中通過結晶化、化學沉澱和機械沉積而形成的。
維爾納認為首先出現花岡石那樣的原始岩石，這是在原始海洋中通過結晶化而形成的：原始岩石里完全沒有化石。然後是所謂“過渡性”的岩石如石英、板岩等等，其中只有少數化石，這些是在海洋中由於沉澱而成的。其次是沉積岩，由水中沉積的固體形成，如煤和石灰岩，含有大量化石。最後是次積岩或導生岩，如沙石和粘土等，它們是其他岩石經過風化所產生的碎屑形成的。維爾納認為火山是煤在地下着了火所導致的，它產生的熱熔化了附近的岩石，因而不時爆發，噴出熔岩。因此，對維爾納來說，熱力並不是一種重要的地質力量：由於煤的燃燒而引起的火山爆發只是一種較晚的、輔助的岩石形成因素，是在主要岩層都已形成以後才出現的。
維爾納在世是正處在德國“自然哲學”最昌盛的時期，看來也受到這種思想流派的影響。他關心的岩石的可能起源問題，認為他假定的原始海洋是所有岩層的共同來源。和維爾納同時代的其他地質學家對岩石的終極來源並不關心，他們所關心的是今天還在起着作用的地質力量，並設想這些力量自有地球以來就已存在，並可用來解釋岩層形成的原因。維爾納也把他的四類岩石作為岩石的基本類型：所有岩石都可納入四類中的一類，而無論是哪一類都是通過結晶化、沉澱或沉積的作用而形成的。同樣地，當時德國的生物學家也把生物物種看作是來自一個來源，所有動物和植物只不過是少數原始類型的變形。在實用的問題上，維爾納強烈地受到他在採礦方面的興趣的影響，事實上在某些方面他的地質學是從屬於礦物學的，因為他是根據岩石所含有的礦物而不是根據岩層中的化石來對岩石進行分類。后一種方法後來成為岩石分類的標準方法。維爾納的實地觀察主要局限於薩克森和波希米亞，這些都是採礦區域，礦藏特別豐富。維爾納根據岩石含礦情況對岩石進行分類，因此很有用，但並不象根據化石進行分類的方法能指出岩層年代的順序。不但如此，這種方法還不能隨便用於薩克森和波希米亞以外的、含有不同種類的岩石和不同順序的岩層。但是維爾納學說的一個最重要的缺點，是它沒有解釋岩層形成以後原始海洋為何不見了。維爾納的學生、愛丁堡大學的博物學教授羅伯特·詹姆遜（RobertJameson，公元1774－1854），在公元1808年發表的《地質學綱要》一書中闡述了維爾納的理論。詹姆遜在書中講到原始海洋的消失問題：
“雖然我們還不能很圓滿地答覆這個問題，但是水量減少和消退的說法還是一種可能性很大的解釋。我們相信這是真理，而且事實上就是如此，雖則我們還不能解釋它。根據觀察知道一個重大現象曾經發生過，這同肯定它是怎樣發生的，絕不是一回事。”
維爾納的理論就是建立在這樣的假定上。他把岩石的來源原則上歸之於沒有觀察到的原始的海洋，並且假定原始海洋完成其作用以後，就由於某種莫名其妙的原因消失了。愛丁堡的一位業餘科學家詹姆斯·赫頓就反對維爾納理論，提出只能用現在還在起着作用的地質力量來解釋岩石的形成過程。赫頓受過醫學訓練，但從未行醫。他參加了當時的農業和工業活動，把他在諾福克郡學到的農業生產新方法用在貝里克郡自己的田產上，並開辦一個製造銨鹽的工廠；這使他獲得足夠的收入，能安心從事於科學和技術的研究。公元1785年，他在愛丁堡的皇家學會宣讀了一篇論文，扼要地闡述了他的地質學理論；十年後他又出版了他的主要著作《地質學理論》，更加充分地發揮了他的論點。和維爾納相反，赫頓強調了地球內熱的地質作用，不過也承認水的地質形成作用。他在諾福克郡發現沿海岸許多含有石礫砂土和泥土的岩層，在地下一直伸到內陸的田地下面，這些都是河水把山上風化了的碎屑衝到海里積累而成的。他認為凡是沉積岩，都是通過地球的內熱結合地面陸地和海洋的壓力作用於這樣積累起來的砂石和泥土而形成的。沉積岩是非晶質的，但他發現構成蘇格蘭山脈的岩石則是晶質的，因此他設想這些結晶岩是由於融岩的固化而直接形成，而不象維爾納設想的那樣，是礦物在水溶液中結晶的產物。
赫頓主張地球內部是熔融的岩石，地球的堅固表面就彷彿是作為它們的容器，容器封閉得很緊，只有一些火山算是安全的活門。他認為，熔融岩石時而從地下的裂縫中迸發出來，使上面的沉積層發生傾斜。熔融岩石接着就固化了，從而形成結晶岩層如玄武岩和花岡岩等，這樣山嶺就具有結晶層的核心和沉積層的表面。在有些山的腳下，他發現在傾斜的沉積層上面還有一些水平沉積層，於是得出結論，認為從傾斜岩層的形成到新的水平岩層的積累經過很長的一段時期。事實上赫頓不認為地球的地質形成過程有什麼起點：地球的年代無限長，而且一直都是由現在還起着作用的那些力量在形成、毀壞、再形成構成地殼的那些岩層。赫頓和那些認為人類不論在何時何地都非常相似，並從而得出進步觀念的十八世紀法國機械論哲學家一樣，也是從自然界的力總是守恆這一概念出發，引伸出他的地質發展論點。法國機械論哲學家認為人的生理和精神力量總是守恆的，因而人才能為人類積累經驗並起着進步作用；赫頓和這些法國哲學家一樣，也認為由於地質力量總是守恆和始終一樣，所以才出現岩層的歷史順序。這時候太陽系是機械的穩定並能永遠保持其自身運動的理論已經確立，赫頓就是根據這一理論來提出他的地球上岩石形成力量總是不變的觀點的。他寫道：
“從行星的周轉來看，人們可以得出結論說，行星還會按照一定的體系繼續周轉下去。但是如果在自然界體系中世界是周而復始的，那末要在地球起源之上再去尋找什麼，就是白費了。因此，我們的研究結果表明，即無一個開始的跡象，也無一個結束的前景。”
赫頓的理論得到他的兩個友人，愛丁堡大學的博物學教授約翰·普萊費爾和愛丁堡的一個業餘科學家詹姆斯·霍爾爵士的支持，並由他們加以發展。普萊費爾在公元1802年出版了《赫頓學說的例證》，把赫頓的學說說得比赫頓本人還要清楚，並在書中提出了普萊弗爾自己的見解，認為冰川曾經是地質上的一個主要力量，因為冰川把大塊岩石從一個地方帶到另一個地方。霍爾在公元1790到公元1812年間進行了一些支持赫頓理論的重要實驗。維爾納的學生和追隨者反對赫頓，他們認為：第一，熔融的岩石不會因固化而變得結晶化，只會象火山發出的熔岩那樣，變為玻璃狀的東西；第二，有砦岩石如石灰岩受熱后就會分解。霍爾在利斯的一個玻璃工廠中看到，如果讓熔融的玻璃非常緩慢地冷卻，它就結晶化並變成不透明體，而如果讓它很快地冷卻，它就會變成透明的玻璃狀態。他假定熔岩也應該是如此，於是從維蘇威火山和埃特納火山弄到了一些熔岩，放在鐵廠的高爐中熔化。如他所料，如果讓熔融岩石慢慢冷卻，它就變成象玄武岩那樣的結晶質，如果讓它很快冷卻，它就變成玻璃狀的東西。霍爾還進一步表明，如果把石灰石放在一個封閉的容器中加熱，它並不象水成說派所說的那樣分解掉，而是象赫頓所提示過的那樣，在冷卻后變成大理石一類的東西。在另外一些實驗中，霍爾發現如果把散沙放在一個裝滿海水的鐵壺中加熱，它就會變得象沙岩一樣堅硬結實，而這也支持了赫頓的觀點。
儘管霍爾作了許多實驗，赫頓的理論開頭並沒有為人們普遍接受，因為這些理論被看作對傳統宗教，甚至當時社會的一切傳統秩序起破壞作用的。愛丁堡的約翰·威廉斯，一個曾對煤炭層作過重要研究的地質學家，在他公元1789年出版的《礦物界的自然史》一書中，就對赫頓進行攻擊，說他是主張無神論的。威廉斯說：
“赫頓關於地球的永恆性的狂妄和牽強的見解，首先把人引向懷疑論，最後把人引向十足的反正統信仰和無神論。如果我們一旦相信世界是永恆的，並能繼續產生不斷進步的萬事萬物，我們就會認為不需要有一個統治力量來干預一切；而且因為我們無從靠肉眼看到至高無上的主宰……我們就會把一切都歸之於盲目的機會。”
他還以肯定的口氣說，一切叛逆行為“都終久要陷入無政府狀態、混亂和苦難，而學術性的背叛也必然會如此”。夏洛特皇后御用的《聖經》宣讀員德魯克也提出類似的批評。他在公元1809年出版的《地質學導論》一書中，說地質學的知識對當時的神學家們已經是少不了的了，因為
“沒有任何自然科學的結論，比牽涉到《創世紀》對於人們更加重要的了；因而把這樣的書列入神話之類，就會使人們對他們所最需要的那一部分知識變得矇昧無知；而這一部分知識就是關於人的由來、人的天職和人的命運的。”
諸如此類的批評使赫頓的理論在當時非常不受歡迎，直到三十年代才又一次被提出而被人們廣泛地接受。在此之前地質學有了許多技術上的進展，從而為赫頓觀點後來的復興和擴充提供了經驗基礎。公元1807年成立了以發展地質學知識的英國地質學會。這個學會早期的大部分成員是水成說派，也就是維爾納的追隨者，但是一個蘇格蘭的會員麥卡洛克（MscCulloch）卻支持赫頓學說的火成說觀點。學會開會不時發生理論上的爭執，不過在十八世紀三十年代以前，爭論主要是環繞赫頓的進化說進行的。順便提一下，地質學學會的成立說明了在十八世紀和十九世紀早期，英國自然科學界中的不信國教的人數是相當可觀的：地質學學會十三個會員當中就有四個是公誼會教徒和一個一神教派的牧師。
公元1790至公元1830年這一段時期被稱為“地質學的英雄時代”。在這個時期，在考察岩層順序以及岩層所含礦物和化石上，人們做了大量工作。工作方法的一大進步表現在用根據化石內容來進行岩層分類。這種方法布豐早就提出過，但加以廣泛應用的則是英國的土地測量工作者威廉·史密斯（WilliamSmith，公元1769－1839）和法國的生物學家喬治·居維葉。史密斯被僱用來勘測索默塞特運煤的運河，為此他曾走遍英國去看別的運河是怎樣建成的。在從事這項工作以及其他的排灌水利工程時，他發現英國的各種不同岩層，從煤層到白堊層，都可根據其所含化石的不同加以區別。史密斯設想，具有同樣化石的不同地方的岩層都屬於同一年代，雖則他對岩層的形成沒有提出理論。他在公元1799年發表了他的岩石分類法，並在公元1815年繪製成份表明橫貫整個英國地面的岩石夾層的地質圖。接着在公元1817年，他又出版了一份表明英國地下岩石層的縱切面順序圖表。史密斯主要關心的是簡單的海生動物的遺體，特別是貝殼化石，因為他的主要興趣是對含有這種化石的岩層進行分類。居維葉更關心的則是陸上動物的遺體，因為他的興趣在於根據這些遺體把現已絕跡的動物複製出來，而這個問題就脊椎動物來說比其他動物更容易解決些。他還很重視化石在地質學上的重要性，所以在公元1812年出版的、主要論述絕跡動物復原的《化石骨胳研究》的導言中，他提出了一個關於地球地質發展過程的理論綱要。
正如我們論及居維葉對拉馬克主義的態度時所說的，居維葉非常反對生物學中的進化理論，同樣對赫頓的地質演化說也表示反對。他認為自然界現在還在起作用的那些力量並不足以解釋岩石的成因，因為岩層與岩層之間並不顯示連續性。不同的岩石層之間有很明顯的分界標誌，而每一岩層也有其特殊的、別處找不到的化石遺體。這就表明每個岩層都是由某一種特殊的強大動力所造成的，而不是由現在還在起作用的微小力量所造成的。他認為造成岩層的主要力量是一系列的洪水災變，這樣的洪水的最後一次泛濫，就是五、六千年前出現的摩西洪水。每一次洪水泛濫都把地球上的生物幾乎掃蕩凈盡，並沖蝕地球的表面，而當洪水退卻之後，就通過沉積而出現了一個含有生物遺體的新岩層。這些災變還動搖了以前所有洪水所產生的各個岩層，使它們產生歪曲和偏斜的現象，而這也就是早期的岩層比晚期的岩層更加彎曲和偏斜的緣故。居維葉的影響有幾十年之久，他不但在法國反對地質的演化說思想，並且反對生物的演化說思想。居維葉本人是水成說者，但他的信徒們並不都認為形成地質岩層的災變是由洪水所致。巴黎礦業學院教授愛理·德·博蒙特（EliedeBeaumont，公元1798－1874）在公元1829年提出一種火成說的理論，認為地質災變是由地球內部的液體冷縮，而使堅實地殼突然發生裂縫所致。在德國，維爾納的學生利奧玻爾德·馮·布赫（LeopoldVonBuch，公元1774－1852）也持有類似的見解，不過他和博蒙特都不能接受地球地質的緩慢演變的發展說，因為這一觀點代表了當時英國火成說的見解。
當時在英國，接受維爾納和居維葉的地質學說的人很多，因為這些學說不象赫頓的理論那樣和當時的神學有抵觸。英國的兩個地質學教授，劍橋大學的亞當·席基威克（AdamSedgwick，公元1785－1873）和牛津大學的威廉·巴克蘭（WilliamBuckland，公元1784－1856）都是牧師，並且都是熱心水成說的。巴克蘭於公元1823年出版的《洪水遺迹》是企圖把神學和地質學結合起來的最後一部書。他假定有一個“前亞當的時代”存在，這個時代從創造天地開始到《創世紀》的第一天為止，約有幾百萬年。在這段前亞當時期中，巴克蘭認為，出現了維爾納和居維葉設想的那些主要的地質變化。席基威克最初也屬於水成說派。在公元1819年當他被任命為劍橋大學的地質學教授的時候（劍橋的地質學講座是伍德沃德設立的），他寫道，他“滿腦子都是維爾納的思想，甚至準備犧牲自己的見解，接受維爾納所有的信條──做一個維爾納的奴隸”。雖說如此，席基威克和他的一位鄉紳友人羅德里克·麥其生（RoderickMurchison，公元1792－1871）一同進行地質學研究，最後卻把維爾納的地質學體系推翻了。威廉·史密斯曾經對含有化石的那些晚出的岩層進行研究，他研究的最下岩層是煤的岩層。席基威克和麥其生研究了在威爾斯地區發現的早期岩層，這些都是含極少量的完全不含有化石的原生岩層，其成因很難說是由於水的化學作用或機械作用。席基威克發現了寒武紀的地質層，麥其生髮現了志留紀的地質系，他們兩個人還一同發現了介於志留紀和煤岩層之間的泥盆岩。然後他們周遊歐洲大陸去考察與這些岩層近似的其他地方的岩層，並在公元1829年得出結論，原生岩層不是象維爾納設想的那樣是在水中結晶而成的，而是熔融岩石的固化或凝固化的結果。席基威克聲稱他由於追隨維爾納，白費了兩年的時間，不過他現在只準備接受赫頓的火成說，而不接受赫頓的進化理論。
但是，巴克蘭的一個學生查理·賴爾（CharlesLyell，公元1797－1875）單獨地得出了赫頓學說的部分結論，而且後來又對赫頓的著作進行了研究。賴爾本人在地質學上並未作過什麼重大的實際發現，他的巨大貢獻主要在於把許多分散的地質學知識聯繫起來。他的遊蹤甚廣，考察了歐洲許多不同地區的岩層，能夠運用赫頓所沒有用過的大量事實來支持地質的進化理論。他的主要著作《地質學原理》出版於公元1830－1833年間，書的副標題是《以現在還在起作用的原因試釋地球表面上以前的變化》。在書中，賴爾重述了赫頓的主要理論，即只能用現在還在起作用的地質力量去解釋地球過去的發展，而且為了這一點，必須假定這段時期是極其漫長的。賴爾寫道：
“比起任何其他的先入之見來，認為過去的地質年代在時間上是有限的看法，對地質學的進展起着阻礙的作用；除非我們習慣於把過去的地質年代看作可能是無限漫長的……，否則我們在地質學上就有陷入極端錯誤觀點的危險。”
維爾納從一個具體的但是假設性的岩層成因，即從原始海洋出發，向前推論下去。赫頓和賴爾則從現在還在起作用的地質力量出發，往後追溯上去。赫頓和賴爾的理論被稱為“不變說”，因為它假定以前起作用的地質力量和現在的地質力量一直是一樣的。早期的機械論哲學家假定自然界是物質體系（包括太陽和生物體系）在整個地球歷史時期是守恆的。現在的着重點改變了，認為守恆的不是自然界的物質體系而是自然界的那些力量。所以地球上的物質通過不變力量的作用改變着，因此只要把過去的那種非歷史性的機械論世界觀擴大一下，就可以推論出地質的進化論思想。
賴爾開頭是一個堅定的均變說者，除了岩層的依次積累外，很不願意承認地球的情況還有過什麼重要變化。他承認地球歷史上雖有過氣候變化，並把其原因歸之於陸地和海洋的分佈情況不同；但是他開頭拒絕承認地球的生物種類有過什麼變化，正由於此，所以他在十九世紀二十年代拒絕接受拉馬克的生物進化說。但是岩層中化石的順序很明顯地表明，如果有一個地質演化過程存在，那末生物也就必然有一個演化過程。因此，三十年代中賴爾在這個問題上就改變了他的原來見解。在公元1836年寫給約翰·赫舍爾的一封信中，賴爾說道：
“關於新物種的由來的問題，我很高興聽到你認為可能是由於居間原因的干預所致。這樣的思辨性結論我寧可不講明它而讓讀者自己去推論出來，因為我認為不值得因此而激怒一些人。”
在那些反對賴爾理論的老一輩地質學家看來，這裡的涵義也是非常明顯的。亞當·席基威克，老派地質學家當中最精明的一個，在公元1831年任地質學會會長的就職演說中指出，賴爾理論的一個主要困難就是它意味着生物物種的進化。席基威克說：
“我可以提醒你們，在我們追溯地質歷史的過程中，當我們跨出最初一步時，我們就碰上一大批現已絕跡的動物和植物形式。我現在要問，難道這些東西不是表明有一種變化和調節的力量存在，而且絕不同於我們通常所理解的自然規律。我們是追隨上世紀的博物學家們，說這些東西只是自然界出的廢品呢，還是採納自然發生和物種變化的說法，並且接受上兩種說法的各種荒唐的結論呢？”
當達爾文在公元1859年出版他的《物種起源》時，賴爾就是最先接受這一理論的一個。在公元1865年席基威克又說：
“賴爾會把這種學說全部吃下去，我並不奇怪，因為沒有這種學說，賴爾闡述的那套地質學理論就不合乎邏輯了。……不管他們怎樣去粉飾這種理論，物種變化說十之八九總是論為荒唐的唯物論的。”
賴爾的理論為英國地質學會當時的一些主要成員如席基威克、巴克蘭和麥其生所反對，這些人所提出的理由都是象上面所引的一段話那樣，而不是什麼認真的科學責難。不過賴爾遭到的反對不及十九世紀初赫頓學說的支持者所碰到的反對那樣厲害。公元1831年賴爾被聘為倫敦皇家學院的地質學教授，皇家學院當時是英國國教所設立的一個新的學校。聘請賴爾的委員會都是由一些在美國聖公會任聖職的人所組成，其中蘭達弗主教對賴爾的觀點就表示擔心，雖然如此，賴爾還是受了聘。可是，到了十九世紀三十年代，地質學的地位比在這個世紀初期有了很大的改變。關於世界各地，特別是歐洲，岩層的性質及其發展的歷史，積累得越來越多了。不但如此，整個學術界的氣氛也有了改變，人們對人類的歷史進步這一概念有了較深刻的印象，這看來對演化理論的發展是有所推動的。事實上，賴爾就指出了在地質學考察和歷史研究之間有些相似之處：據說賴爾的均變說老實說就是受到英國憲法的逐漸形成過程的啟示的，正如法國人的災變說理論可能是受到法國的動亂近代史的啟發一樣。賴爾還宣稱，地質學的研究，嚴格說來和人類歷史的考古學研究很相似，他後來也研究了這方面的問題，並在公元1863年發表了他的《古代人類遺迹》一書。
賴爾的學說並未廣泛地為他同時代的科學家們所接受。明顯的例外是，物理學家約翰·赫舍爾和做過國會議員的地質學家鮑勒特·斯克洛普（PoulettScrope）。斯克洛普為《地質學原理》一書寫了一篇書評，使賴爾的書大為暢銷；在此以前，三個月內只銷了三百五十冊左右，書評一出，很快就銷售了一千五百冊。在下一代的科學家當中，賴爾的觀點更被普遍地接受，席基威克和賴爾本人所預見到的這個學說所蘊涵的那種結論，就為這一代科學家中最傑出的代表查理·達爾文發展了。達爾文早期的研究就是在地質學方面，正如達爾文在他的《自傳》中所說的，地質學誘導他去得出物種演化的理論，雖則他是從另一來源即馬爾薩斯關於人口理論的論文那裡，得出促進演化過程的原因的。在老一輩的地質學家們拒絕賴爾理論的同時，中產階級的一些人對這種理論都表示熱烈歡迎，而中產階級對進步的信仰也正是最突出的。當時撰寫通俗政治和歷史文章的女作家哈里埃特·馬蒂諾（HarrietMartineau）在十九世紀四十年代曾以誇大的口氣寫道：“中產階級一般人士寧願買五本價錢很貴的地質學書籍，而不願買一本當時流行很廣的小說。”狄士雷利（Disraeli）於公元1847年在他出版的小說《談克雷特》中，也描述了在上層社會中地質學所起的影響，不過這些人看來是以較複雜的心情來接受這種新學說的。
地質學的發展 標籤：科學發展觀