地质学的发展
地质学在十八世纪开始成为一门独立的科学，并在十九世纪早期达到成熟阶段。在此以前，地质学的知识还很零星分散。关于这方面的知识，如从地中开采金属、粘土、煤和盐的一些知识，早已为矿工和有关的人们所知晓，而自然哲学家们则大都脱离这些实践，独立形成自己的思辨性的地质理论。一般说来，从地下开采出来的无机物被认为是有生命的，受一种内在的塑性力量的推动或日月星辰的外来影响而成长。举例说，当时矿山不时会停工，以便使新矿藏能够成长起来，代替开采了的矿物。普遍认为化石是自然界在产生动植物的过程中出的废品，或者是偶然和生物形态相似的“自然界游戏”。在历史上标志一个崭新时代开始的各个时期，也有一些人提出化石是生物遗体的说法：在苏格拉底前的古希腊人当中有可乐丰的色诺芬尼（XenophanesofColophon），在文艺复兴时期有达·芬奇、吉罗拉摩·法拉卡斯托罗和乔尔丹诺·布鲁诺。
但具有这种看法的人在十七世纪是不多的，因为人们指出，如果化石是现已绝迹的生物遗体，那末，构成生物等级的那条巨大链条就不可能是连续和完整的了；当某一物种灭绝以后，这个链条上就有了空档，这样整个世界也就变得不完善了。剑桥大学的牧师和自然科学家约翰·雷就反对化石是动植物遗体的说法，后来虽勉强接受，但还加上一条反对理由，那就是很难想象属于海中生物的贝壳化石会到了高山顶上。他认为这些深深埋藏在高山岩层中的化石，很难用某种地上暂时发生过的大灾难，如摩西洪水来解释它们。他还说，即使如此，洪水退落时，也会把这些化石动物冲下去。伦敦格雷山姆学院的医学教授约翰·伍德沃德（JohnWoodward，公元1665－1728）在公元1695年发表的《地球自然历史试探》中对约翰·雷作了答复。伍德沃德认为摩西洪水比约翰·雷所设想的灾难规模大得多。他写道：“那时整个地球被洪水冲得土崩瓦解，而我们现在看见的地层都是从混杂的东西沉积而成的，就象含土液体中的沉淀一样。”伍德沃德认为洪水不仅消灭了地上大部分生物，而且还粉碎了地球的表面，并使地面的无机物在水中漂起来。这样，通过沉积的过程，新的岩石层就形成了。动植物的遗体也被卷入这一过程，因此在地层的最深处找到化石。最重的物质如金属、矿物和比较重的骨头化石沉积在最低下的地层中，在它上面是白垩中较轻的海生动物化石，最后在最高地层的沙土和泥土中的就是人和高级动植物化石。伍德沃德就是这样认为化石是一度存在过的生物遗骸，并且声称化石是圣经中摩西洪水的最可靠的历史见证。接受这一看法的伍德沃德的同时代人，主要的有艾·哈雷和威廉·惠斯顿，但他们都不象他那样坚持神学的正统见解。他们提出摩西洪水无非是因哈雷彗星在其运行非常接近地球的时候引起的潮汐巨浪。
虽然如此，伍德沃德的创见在十八世纪还是比较普遍地为人们所接受，从而在整个这段时期引起人们收集化石的兴趣。甚至教堂墙壁上也挂起化石标本，用这些标本标志“圣经中提到的巨人的骨头”。
伍德沃德和他的那些追随者特别强调水，尤其是摩西洪水在形成岩层及形成岩层中化石的作用。但是当时还有与之相对立的、强调火和火山活动的作用的另一学派。约翰·雷在答复伍德沃德时就提出了山岳和干燥陆地是在上帝的命令下，通过地球内部的火的作用，从海里上升起来的。在那些有活火山的国家中，这种说法似乎比洪水说可能性更大些，所以在公元1749年威尼斯的一个修道院的院长安顿·莫罗（AntonMoro）就提出了地质形成纯粹是地球内部热力所致的理论。莫罗认为摩西洪水只是次要的，在地质学上也不是重要的事件。他认为所有岩层都是由一系列的火山爆发的熔岩流所造成的，每一次火山爆发都把当时的动植物埋葬在新形成的地层中，所以岩层内才有化石存在。
伍德沃德和莫罗两个观点的对立，标志着十八世纪末关于地质形成理论争论的开端，这场热烈的争论，一方是强调形成地层的水的作用的水成说派，另一方是强调火的作用的火成说派。在这次争论以前和以后，这两种观点都被看作是相辅而行的。但是在公元1790－1830年间，因为当时火成说和岩石层是逐渐定演化而来的理论结合在一起，而水成说则和地层是因突然的灾变而形成的理论结合在一起，双方争论尖锐起来，不过当时也有一些人主张火成说同时倾向于突变说。在争论过程中和在争论之前，人们倾向于用纯区域性或地方性的证据来支持这一种或那一种地质理论。如考察过活的或死的火山的地质学家就倾向火成说，而专门从事于沉积岩石研究的人则倾向水成说。
在发生争论之前关于地质学的一些演化论学说已经有人提了出来，便是没有能够引起普遍注意，主要是因为这些理论带有思辨性质。当时关于地球年龄的传统说法主要是根据《圣经》旧约中的人物世系，而作出地球年龄是六千年的估计，但也有一些人认为这段时期要长得多，布丰就是其中之一。巴黎皇家植物园的总管乔治·布丰，在公元1749年提出并在公元1778年加以仔细阐述过这样一种关于地球演化的理论。他假定地球年龄为八万年左右，并可分为七个发展时代。首先是由于太阳和一颗彗星相撞，一些物质从太阳中迸发出来而形成太阳系。地球和其他行星一样，开头也是半液体状态的熔融物，但由于绕轴自转，赤道凸出出来而两极则变为扁平，所以地球才成了它现在这样的扁球形状。后来地面形成一层坚硬的地壳，而且随着地球表面温度的逐渐下降，地壳起了褶皱，使地上出现山脉和海床。接着是大气中的水分凝结为浸没整个大地的海洋。地壳的最高部分受到海水的溃蚀，而碎岩的沉积就形成了泥土。化石就是埋藏在这样的沉积物中，它们原都是满布于海中的生物。后来地壳上出现了裂缝，许多水灌进地球内部，留出陆地来，并有植物在陆地上出现。随后又有了陆地动物，最后出现了人。( 文章阅读网：www.sanwen.net )
布丰的理论具有高度的思辨性，不过他也企图把经验的验证方法介绍到地质学中来，用一些铁球进行实验，来估计上述的那个发展过程所经历的时间。但是地质学在这个阶段采用实验室方法是受到限制的；它主要是一门野外的科学，需要从不同的地带把观察到的事实搜集起来。与布丰同时代的法国人，曾任奥良公爵的医生的詹·格塔尔（JeanGuettard，公元1715－1786）和曾任工业总监的尼古拉·德马雷（NicolasDesmarest，公元1725－1815）就做过这种搜集工作。他们考察的范围遍及法国各地，特别在他们认为是许多死火山的奥汶地区作了大量观察。格塔尔倾向于水成说，在公元1770年提出构成爱尔兰的“巨人堤道”上的“石柱”的玄武岩石是在水中结晶而成的假说。但德马雷在年代悠久的火山的邻近也发现了玄武岩石的石柱，认为它们是由熔岩固化而来的。总的说来，格塔尔和德马雷都结合水成说和火成说，主张在岩石形成的早期阶段，热力和火山起的作用很大，但是后来水的作用就更重要了。
格塔尔也是最早从事于地质调查的一个人。他注意到地面上的矿物和岩石夹层总是并列存在，而从这些夹层的走向，他就得出结论，认为在法国海岸边陷入了英吉利海峡而似乎是消失了的夹层，应该在英国南部重新出现。进一步的考察证明他这个结论是正确的。后来在巴黎科学院的赞助下，他同化学家拉瓦锡合作调查了整个法国的岩石夹层的分布情况，于公元1780年出版一份大型的法国地质图。格塔尔没有看出地面上并列的岩石夹层，在地下是垂线层迭的，这或许是由于当时法国的开矿业还不十分发达，所以难以考察地壳的垂线切面。早在公元1719年，英国人约翰·斯特雷奇（JohnStrachey，公元1671－1743）对英国的门底普产煤区作了地质调查，弄清楚那里从煤到白垩的岩层情况，随后不久，柏林大学的地质学教授约翰·勒曼（JohannLehmann，卒于1767年）和医生格奥格·富克泽尔（GeorgFuchsel，公元1722－1773）也对哈尔茨山脉的产煤区进行了同样的地质调查。
勒曼和富克泽尔把岩石的垂直系列看成是历史的递续现象，每一层都是在下一层的上面逐渐形成的。他们根据年代的远近，把岩石主要分为三类。首先是不含有化石的原始岩层，它们构成山峦的核心；其次是第二层的沉积物，含有简单的海生物化石；最后是第三层的岩石，含有陆上动物和植物化石。勒曼和富克泽尔认为这些岩层都是由海里的沉积物形成的，由于地壳在冷却过程中产生了褶皱，这些岩层也就有了倾斜的情况。他们的观点得到在俄国女王喀德琳二世下面任事的德国人彼得·帕拉斯（PeterPallas，公元1741－1811）的支持。帕拉斯于公元1768到公元1784年间在乌拉尔山脉一带进行过广泛的地质调查，观察过乌拉尔山区的岩层有显著的倾斜现象，较近的由于沉积形成的山顶岩石受了风化侵蚀，使得它下面的原始岩层露了出来。
下一个重要的德国地质学家是阿伯拉罕·维尔纳（AbrahamWerner，公元1749－1817）建立了一个纯水成说的学派，上述的演化论观点并未受到他的注意。他出身于一个矿业家庭，三百年来都和采矿工业有着联系。他继承了家庭传统，从公元1775年直到逝世，都是弗赖堡矿业学院的校董。维尔纳没有发表过多少著作，但是他是一个很受欢迎的教师，从欧洲各地吸引了许多学生到弗赖堡学院来。事实上，他的见解是通过讲课而传开的，而他的许多学生则在十九世纪初期使水成说成了主要的地质学说。维尔纳的地质学理论是伍德沃德早期洪水说的一个通俗化了的增仃本。他认为地球最初为一片原始的海洋浸没着，所有岩层都在海中通过结晶化、化学沉淀和机械沉积而形成的。
维尔纳认为首先出现花冈石那样的原始岩石，这是在原始海洋中通过结晶化而形成的：原始岩石里完全没有化石。然后是所谓“过渡性”的岩石如石英、板岩等等，其中只有少数化石，这些是在海洋中由于沉淀而成的。其次是沉积岩，由水中沉积的固体形成，如煤和石灰岩，含有大量化石。最后是次积岩或导生岩，如沙石和粘土等，它们是其他岩石经过风化所产生的碎屑形成的。维尔纳认为火山是煤在地下着了火所导致的，它产生的热熔化了附近的岩石，因而不时爆发，喷出熔岩。因此，对维尔纳来说，热力并不是一种重要的地质力量：由于煤的燃烧而引起的火山爆发只是一种较晚的、辅助的岩石形成因素，是在主要岩层都已形成以后才出现的。
维尔纳在世是正处在德国“自然哲学”最昌盛的时期，看来也受到这种思想流派的影响。他关心的岩石的可能起源问题，认为他假定的原始海洋是所有岩层的共同来源。和维尔纳同时代的其他地质学家对岩石的终极来源并不关心，他们所关心的是今天还在起着作用的地质力量，并设想这些力量自有地球以来就已存在，并可用来解释岩层形成的原因。维尔纳也把他的四类岩石作为岩石的基本类型：所有岩石都可纳入四类中的一类，而无论是哪一类都是通过结晶化、沉淀或沉积的作用而形成的。同样地，当时德国的生物学家也把生物物种看作是来自一个来源，所有动物和植物只不过是少数原始类型的变形。在实用的问题上，维尔纳强烈地受到他在采矿方面的兴趣的影响，事实上在某些方面他的地质学是从属于矿物学的，因为他是根据岩石所含有的矿物而不是根据岩层中的化石来对岩石进行分类。后一种方法后来成为岩石分类的标准方法。维尔纳的实地观察主要局限于萨克森和波希米亚，这些都是采矿区域，矿藏特别丰富。维尔纳根据岩石含矿情况对岩石进行分类，因此很有用，但并不象根据化石进行分类的方法能指出岩层年代的顺序。不但如此，这种方法还不能随便用于萨克森和波希米亚以外的、含有不同种类的岩石和不同顺序的岩层。但是维尔纳学说的一个最重要的缺点，是它没有解释岩层形成以后原始海洋为何不见了。维尔纳的学生、爱丁堡大学的博物学教授罗伯特·詹姆逊（RobertJameson，公元1774－1854），在公元1808年发表的《地质学纲要》一书中阐述了维尔纳的理论。詹姆逊在书中讲到原始海洋的消失问题：
“虽然我们还不能很圆满地答复这个问题，但是水量减少和消退的说法还是一种可能性很大的解释。我们相信这是真理，而且事实上就是如此，虽则我们还不能解释它。根据观察知道一个重大现象曾经发生过，这同肯定它是怎样发生的，绝不是一回事。”
维尔纳的理论就是建立在这样的假定上。他把岩石的来源原则上归之于没有观察到的原始的海洋，并且假定原始海洋完成其作用以后，就由于某种莫名其妙的原因消失了。爱丁堡的一位业余科学家詹姆斯·赫顿就反对维尔纳理论，提出只能用现在还在起着作用的地质力量来解释岩石的形成过程。赫顿受过医学训练，但从未行医。他参加了当时的农业和工业活动，把他在诺福克郡学到的农业生产新方法用在贝里克郡自己的田产上，并开办一个制造铵盐的工厂；这使他获得足够的收入，能安心从事于科学和技术的研究。公元1785年，他在爱丁堡的皇家学会宣读了一篇论文，扼要地阐述了他的地质学理论；十年后他又出版了他的主要著作《地质学理论》，更加充分地发挥了他的论点。和维尔纳相反，赫顿强调了地球内热的地质作用，不过也承认水的地质形成作用。他在诺福克郡发现沿海岸许多含有石砾砂土和泥土的岩层，在地下一直伸到内陆的田地下面，这些都是河水把山上风化了的碎屑冲到海里积累而成的。他认为凡是沉积岩，都是通过地球的内热结合地面陆地和海洋的压力作用于这样积累起来的砂石和泥土而形成的。沉积岩是非晶质的，但他发现构成苏格兰山脉的岩石则是晶质的，因此他设想这些结晶岩是由于融岩的固化而直接形成，而不象维尔纳设想的那样，是矿物在水溶液中结晶的产物。
赫顿主张地球内部是熔融的岩石，地球的坚固表面就仿佛是作为它们的容器，容器封闭得很紧，只有一些火山算是安全的活门。他认为，熔融岩石时而从地下的裂缝中迸发出来，使上面的沉积层发生倾斜。熔融岩石接着就固化了，从而形成结晶岩层如玄武岩和花冈岩等，这样山岭就具有结晶层的核心和沉积层的表面。在有些山的脚下，他发现在倾斜的沉积层上面还有一些水平沉积层，于是得出结论，认为从倾斜岩层的形成到新的水平岩层的积累经过很长的一段时期。事实上赫顿不认为地球的地质形成过程有什么起点：地球的年代无限长，而且一直都是由现在还起着作用的那些力量在形成、毁坏、再形成构成地壳的那些岩层。赫顿和那些认为人类不论在何时何地都非常相似，并从而得出进步观念的十八世纪法国机械论哲学家一样，也是从自然界的力总是守恒这一概念出发，引伸出他的地质发展论点。法国机械论哲学家认为人的生理和精神力量总是守恒的，因而人才能为人类积累经验并起着进步作用；赫顿和这些法国哲学家一样，也认为由于地质力量总是守恒和始终一样，所以才出现岩层的历史顺序。这时候太阳系是机械的稳定并能永远保持其自身运动的理论已经确立，赫顿就是根据这一理论来提出他的地球上岩石形成力量总是不变的观点的。他写道：
“从行星的周转来看，人们可以得出结论说，行星还会按照一定的体系继续周转下去。但是如果在自然界体系中世界是周而复始的，那末要在地球起源之上再去寻找什么，就是白费了。因此，我们的研究结果表明，即无一个开始的迹象，也无一个结束的前景。”
赫顿的理论得到他的两个友人，爱丁堡大学的博物学教授约翰·普莱费尔和爱丁堡的一个业余科学家詹姆斯·霍尔爵士的支持，并由他们加以发展。普莱费尔在公元1802年出版了《赫顿学说的例证》，把赫顿的学说说得比赫顿本人还要清楚，并在书中提出了普莱弗尔自己的见解，认为冰川曾经是地质上的一个主要力量，因为冰川把大块岩石从一个地方带到另一个地方。霍尔在公元1790到公元1812年间进行了一些支持赫顿理论的重要实验。维尔纳的学生和追随者反对赫顿，他们认为：第一，熔融的岩石不会因固化而变得结晶化，只会象火山发出的熔岩那样，变为玻璃状的东西；第二，有砦岩石如石灰岩受热后就会分解。霍尔在利斯的一个玻璃工厂中看到，如果让熔融的玻璃非常缓慢地冷却，它就结晶化并变成不透明体，而如果让它很快地冷却，它就会变成透明的玻璃状态。他假定熔岩也应该是如此，于是从维苏威火山和埃特纳火山弄到了一些熔岩，放在铁厂的高炉中熔化。如他所料，如果让熔融岩石慢慢冷却，它就变成象玄武岩那样的结晶质，如果让它很快冷却，它就变成玻璃状的东西。霍尔还进一步表明，如果把石灰石放在一个封闭的容器中加热，它并不象水成说派所说的那样分解掉，而是象赫顿所提示过的那样，在冷却后变成大理石一类的东西。在另外一些实验中，霍尔发现如果把散沙放在一个装满海水的铁壶中加热，它就会变得象沙岩一样坚硬结实，而这也支持了赫顿的观点。
尽管霍尔作了许多实验，赫顿的理论开头并没有为人们普遍接受，因为这些理论被看作对传统宗教，甚至当时社会的一切传统秩序起破坏作用的。爱丁堡的约翰·威廉斯，一个曾对煤炭层作过重要研究的地质学家，在他公元1789年出版的《矿物界的自然史》一书中，就对赫顿进行攻击，说他是主张无神论的。威廉斯说：
“赫顿关于地球的永恒性的狂妄和牵强的见解，首先把人引向怀疑论，最后把人引向十足的反正统信仰和无神论。如果我们一旦相信世界是永恒的，并能继续产生不断进步的万事万物，我们就会认为不需要有一个统治力量来干预一切；而且因为我们无从靠肉眼看到至高无上的主宰……我们就会把一切都归之于盲目的机会。”
他还以肯定的口气说，一切叛逆行为“都终久要陷入无政府状态、混乱和苦难，而学术性的背叛也必然会如此”。夏洛特皇后御用的《圣经》宣读员德鲁克也提出类似的批评。他在公元1809年出版的《地质学导论》一书中，说地质学的知识对当时的神学家们已经是少不了的了，因为
“没有任何自然科学的结论，比牵涉到《创世纪》对于人们更加重要的了；因而把这样的书列入神话之类，就会使人们对他们所最需要的那一部分知识变得蒙昧无知；而这一部分知识就是关于人的由来、人的天职和人的命运的。”
诸如此类的批评使赫顿的理论在当时非常不受欢迎，直到三十年代才又一次被提出而被人们广泛地接受。在此之前地质学有了许多技术上的进展，从而为赫顿观点后来的复兴和扩充提供了经验基础。公元1807年成立了以发展地质学知识的英国地质学会。这个学会早期的大部分成员是水成说派，也就是维尔纳的追随者，但是一个苏格兰的会员麦卡洛克（MscCulloch）却支持赫顿学说的火成说观点。学会开会不时发生理论上的争执，不过在十八世纪三十年代以前，争论主要是环绕赫顿的进化说进行的。顺便提一下，地质学学会的成立说明了在十八世纪和十九世纪早期，英国自然科学界中的不信国教的人数是相当可观的：地质学学会十三个会员当中就有四个是公谊会教徒和一个一神教派的牧师。
公元1790至公元1830年这一段时期被称为“地质学的英雄时代”。在这个时期，在考察岩层顺序以及岩层所含矿物和化石上，人们做了大量工作。工作方法的一大进步表现在用根据化石内容来进行岩层分类。这种方法布丰早就提出过，但加以广泛应用的则是英国的土地测量工作者威廉·史密斯（WilliamSmith，公元1769－1839）和法国的生物学家乔治·居维叶。史密斯被雇用来勘测索默塞特运煤的运河，为此他曾走遍英国去看别的运河是怎样建成的。在从事这项工作以及其他的排灌水利工程时，他发现英国的各种不同岩层，从煤层到白垩层，都可根据其所含化石的不同加以区别。史密斯设想，具有同样化石的不同地方的岩层都属于同一年代，虽则他对岩层的形成没有提出理论。他在公元1799年发表了他的岩石分类法，并在公元1815年绘制成份表明横贯整个英国地面的岩石夹层的地质图。接着在公元1817年，他又出版了一份表明英国地下岩石层的纵切面顺序图表。史密斯主要关心的是简单的海生动物的遗体，特别是贝壳化石，因为他的主要兴趣是对含有这种化石的岩层进行分类。居维叶更关心的则是陆上动物的遗体，因为他的兴趣在于根据这些遗体把现已绝迹的动物复制出来，而这个问题就脊椎动物来说比其他动物更容易解决些。他还很重视化石在地质学上的重要性，所以在公元1812年出版的、主要论述绝迹动物复原的《化石骨胳研究》的导言中，他提出了一个关于地球地质发展过程的理论纲要。
正如我们论及居维叶对拉马克主义的态度时所说的，居维叶非常反对生物学中的进化理论，同样对赫顿的地质演化说也表示反对。他认为自然界现在还在起作用的那些力量并不足以解释岩石的成因，因为岩层与岩层之间并不显示连续性。不同的岩石层之间有很明显的分界标志，而每一岩层也有其特殊的、别处找不到的化石遗体。这就表明每个岩层都是由某一种特殊的强大动力所造成的，而不是由现在还在起作用的微小力量所造成的。他认为造成岩层的主要力量是一系列的洪水灾变，这样的洪水的最后一次泛滥，就是五、六千年前出现的摩西洪水。每一次洪水泛滥都把地球上的生物几乎扫荡净尽，并冲蚀地球的表面，而当洪水退却之后，就通过沉积而出现了一个含有生物遗体的新岩层。这些灾变还动摇了以前所有洪水所产生的各个岩层，使它们产生歪曲和偏斜的现象，而这也就是早期的岩层比晚期的岩层更加弯曲和偏斜的缘故。居维叶的影响有几十年之久，他不但在法国反对地质的演化说思想，并且反对生物的演化说思想。居维叶本人是水成说者，但他的信徒们并不都认为形成地质岩层的灾变是由洪水所致。巴黎矿业学院教授爱理·德·博蒙特（EliedeBeaumont，公元1798－1874）在公元1829年提出一种火成说的理论，认为地质灾变是由地球内部的液体冷缩，而使坚实地壳突然发生裂缝所致。在德国，维尔纳的学生利奥玻尔德·冯·布赫（LeopoldVonBuch，公元1774－1852）也持有类似的见解，不过他和博蒙特都不能接受地球地质的缓慢演变的发展说，因为这一观点代表了当时英国火成说的见解。
当时在英国，接受维尔纳和居维叶的地质学说的人很多，因为这些学说不象赫顿的理论那样和当时的神学有抵触。英国的两个地质学教授，剑桥大学的亚当·席基威克（AdamSedgwick，公元1785－1873）和牛津大学的威廉·巴克兰（WilliamBuckland，公元1784－1856）都是牧师，并且都是热心水成说的。巴克兰于公元1823年出版的《洪水遗迹》是企图把神学和地质学结合起来的最后一部书。他假定有一个“前亚当的时代”存在，这个时代从创造天地开始到《创世纪》的第一天为止，约有几百万年。在这段前亚当时期中，巴克兰认为，出现了维尔纳和居维叶设想的那些主要的地质变化。席基威克最初也属于水成说派。在公元1819年当他被任命为剑桥大学的地质学教授的时候（剑桥的地质学讲座是伍德沃德设立的），他写道，他“满脑子都是维尔纳的思想，甚至准备牺牲自己的见解，接受维尔纳所有的信条──做一个维尔纳的奴隶”。虽说如此，席基威克和他的一位乡绅友人罗德里克·麦其生（RoderickMurchison，公元1792－1871）一同进行地质学研究，最后却把维尔纳的地质学体系推翻了。威廉·史密斯曾经对含有化石的那些晚出的岩层进行研究，他研究的最下岩层是煤的岩层。席基威克和麦其生研究了在威尔斯地区发现的早期岩层，这些都是含极少量的完全不含有化石的原生岩层，其成因很难说是由于水的化学作用或机械作用。席基威克发现了寒武纪的地质层，麦其生发现了志留纪的地质系，他们两个人还一同发现了介于志留纪和煤岩层之间的泥盆岩。然后他们周游欧洲大陆去考察与这些岩层近似的其他地方的岩层，并在公元1829年得出结论，原生岩层不是象维尔纳设想的那样是在水中结晶而成的，而是熔融岩石的固化或凝固化的结果。席基威克声称他由于追随维尔纳，白费了两年的时间，不过他现在只准备接受赫顿的火成说，而不接受赫顿的进化理论。
但是，巴克兰的一个学生查理·赖尔（CharlesLyell，公元1797－1875）单独地得出了赫顿学说的部分结论，而且后来又对赫顿的著作进行了研究。赖尔本人在地质学上并未作过什么重大的实际发现，他的巨大贡献主要在于把许多分散的地质学知识联系起来。他的游踪甚广，考察了欧洲许多不同地区的岩层，能够运用赫顿所没有用过的大量事实来支持地质的进化理论。他的主要著作《地质学原理》出版于公元1830－1833年间，书的副标题是《以现在还在起作用的原因试释地球表面上以前的变化》。在书中，赖尔重述了赫顿的主要理论，即只能用现在还在起作用的地质力量去解释地球过去的发展，而且为了这一点，必须假定这段时期是极其漫长的。赖尔写道：
“比起任何其他的先入之见来，认为过去的地质年代在时间上是有限的看法，对地质学的进展起着阻碍的作用；除非我们习惯于把过去的地质年代看作可能是无限漫长的……，否则我们在地质学上就有陷入极端错误观点的危险。”
维尔纳从一个具体的但是假设性的岩层成因，即从原始海洋出发，向前推论下去。赫顿和赖尔则从现在还在起作用的地质力量出发，往后追溯上去。赫顿和赖尔的理论被称为“不变说”，因为它假定以前起作用的地质力量和现在的地质力量一直是一样的。早期的机械论哲学家假定自然界是物质体系（包括太阳和生物体系）在整个地球历史时期是守恒的。现在的着重点改变了，认为守恒的不是自然界的物质体系而是自然界的那些力量。所以地球上的物质通过不变力量的作用改变着，因此只要把过去的那种非历史性的机械论世界观扩大一下，就可以推论出地质的进化论思想。
赖尔开头是一个坚定的均变说者，除了岩层的依次积累外，很不愿意承认地球的情况还有过什么重要变化。他承认地球历史上虽有过气候变化，并把其原因归之于陆地和海洋的分布情况不同；但是他开头拒绝承认地球的生物种类有过什么变化，正由于此，所以他在十九世纪二十年代拒绝接受拉马克的生物进化说。但是岩层中化石的顺序很明显地表明，如果有一个地质演化过程存在，那末生物也就必然有一个演化过程。因此，三十年代中赖尔在这个问题上就改变了他的原来见解。在公元1836年写给约翰·赫舍尔的一封信中，赖尔说道：
“关于新物种的由来的问题，我很高兴听到你认为可能是由于居间原因的干预所致。这样的思辨性结论我宁可不讲明它而让读者自己去推论出来，因为我认为不值得因此而激怒一些人。”
在那些反对赖尔理论的老一辈地质学家看来，这里的涵义也是非常明显的。亚当·席基威克，老派地质学家当中最精明的一个，在公元1831年任地质学会会长的就职演说中指出，赖尔理论的一个主要困难就是它意味着生物物种的进化。席基威克说：
“我可以提醒你们，在我们追溯地质历史的过程中，当我们跨出最初一步时，我们就碰上一大批现已绝迹的动物和植物形式。我现在要问，难道这些东西不是表明有一种变化和调节的力量存在，而且绝不同于我们通常所理解的自然规律。我们是追随上世纪的博物学家们，说这些东西只是自然界出的废品呢，还是采纳自然发生和物种变化的说法，并且接受上两种说法的各种荒唐的结论呢？”
当达尔文在公元1859年出版他的《物种起源》时，赖尔就是最先接受这一理论的一个。在公元1865年席基威克又说：
“赖尔会把这种学说全部吃下去，我并不奇怪，因为没有这种学说，赖尔阐述的那套地质学理论就不合乎逻辑了。……不管他们怎样去粉饰这种理论，物种变化说十之八九总是论为荒唐的唯物论的。”
赖尔的理论为英国地质学会当时的一些主要成员如席基威克、巴克兰和麦其生所反对，这些人所提出的理由都是象上面所引的一段话那样，而不是什么认真的科学责难。不过赖尔遭到的反对不及十九世纪初赫顿学说的支持者所碰到的反对那样厉害。公元1831年赖尔被聘为伦敦皇家学院的地质学教授，皇家学院当时是英国国教所设立的一个新的学校。聘请赖尔的委员会都是由一些在美国圣公会任圣职的人所组成，其中兰达弗主教对赖尔的观点就表示担心，虽然如此，赖尔还是受了聘。可是，到了十九世纪三十年代，地质学的地位比在这个世纪初期有了很大的改变。关于世界各地，特别是欧洲，岩层的性质及其发展的历史，积累得越来越多了。不但如此，整个学术界的气氛也有了改变，人们对人类的历史进步这一概念有了较深刻的印象，这看来对演化理论的发展是有所推动的。事实上，赖尔就指出了在地质学考察和历史研究之间有些相似之处：据说赖尔的均变说老实说就是受到英国宪法的逐渐形成过程的启示的，正如法国人的灾变说理论可能是受到法国的动乱近代史的启发一样。赖尔还宣称，地质学的研究，严格说来和人类历史的考古学研究很相似，他后来也研究了这方面的问题，并在公元1863年发表了他的《古代人类遗迹》一书。
赖尔的学说并未广泛地为他同时代的科学家们所接受。明显的例外是，物理学家约翰·赫舍尔和做过国会议员的地质学家鲍勒特·斯克洛普（PoulettScrope）。斯克洛普为《地质学原理》一书写了一篇书评，使赖尔的书大为畅销；在此以前，三个月内只销了三百五十册左右，书评一出，很快就销售了一千五百册。在下一代的科学家当中，赖尔的观点更被普遍地接受，席基威克和赖尔本人所预见到的这个学说所蕴涵的那种结论，就为这一代科学家中最杰出的代表查理·达尔文发展了。达尔文早期的研究就是在地质学方面，正如达尔文在他的《自传》中所说的，地质学诱导他去得出物种演化的理论，虽则他是从另一来源即马尔萨斯关于人口理论的论文那里，得出促进演化过程的原因的。在老一辈的地质学家们拒绝赖尔理论的同时，中产阶级的一些人对这种理论都表示热烈欢迎，而中产阶级对进步的信仰也正是最突出的。当时撰写通俗政治和历史文章的女作家哈里埃特·马蒂诺（HarrietMartineau）在十九世纪四十年代曾以夸大的口气写道：“中产阶级一般人士宁愿买五本价钱很贵的地质学书籍，而不愿买一本当时流行很广的小说。”狄士雷利（Disraeli）于公元1847年在他出版的小说《谈克雷特》中，也描述了在上层社会中地质学所起的影响，不过这些人看来是以较复杂的心情来接受这种新学说的。
