地質學家面臨的第一個挑戰是，地球發展到今天，到底經歷了怎樣的過程？有人認爲，地球現在的模樣是不斷髮大水的結果，洪水上上下下地衝刷，海平面漲起又落下，長年累月，就有了丘陵和低谷。這種由水造就地貌的說法，被後來人稱爲“水成論”。

當然了，也有人不同意，認爲地貌的形成跟洪水無關，而是火山爆發和地震造成的，這種說法被稱爲“火成論”。俗話說水火不相容，這兩派的科學家爲此無休止地爭論了很多年。

那到底誰說的對呢？

18世紀中期，英國地質學家詹姆斯•赫頓在觀察農田的時候，發現洪水不斷沖刷的結果，是把大石頭粉碎成小砂礫，然後一層一層堆積起來。假如地球真的是被洪水沖刷成今天的樣子，恐怕要比現在光滑得多。所以，一定有另一種力量讓地表變得崎嶇不平，最終形成高山和丘陵。照這麼看，“火成論”更有可能。

赫頓的研究激發了人們對地質學的興趣，到了19世紀初，素來以“gentleman”著稱的英國紳士們發展出了一種特殊愛好：上山下海找礦石，一到週末就去挖礦，就跟今天打高爾夫球一樣。在貴族們的努力下，人們對地球的形成過程有了更深刻的認識。這時候，關於地球如何形成的問題，也從“水成論”和“火成論”之爭，變成了“災變”還是“均變”的爭論。

什麼意思呢？

“災變”是說，地球經歷過無數巨大的災害，每一次都會徹底改變地球的面貌。相反，“均變”的觀點認爲，地球的變化非常緩慢，不存在突然而又劇烈的變化。

地質學家查爾斯•萊爾就是“均變”理論的支持者，1830年，他把自己的觀點寫成了一本書，叫《地質學原理》，這本書不僅觀點詳實，而且妙趣橫生，很快就收穫了一大批信徒。在達爾文環遊世界研究他的進化論的時候，就隨身攜帶了這本書，可見它的影響力。

萊爾的這本書除了系統性地介紹了地球樣貌的變遷，還建立了一套新的地質學紀年法。我們現在所說的寒武紀、白堊紀、侏羅紀這些名詞，都是萊爾創造出來的。