地质学家面临的第一个挑战是，地球发展到今天，到底经历了怎样的过程？有人认为，地球现在的模样是不断发大水的结果，洪水上上下下地冲刷，海平面涨起又落下，长年累月，就有了丘陵和低谷。这种由水造就地貌的说法，被后来人称为“水成论”。
当然了，也有人不同意，认为地貌的形成跟洪水无关，而是火山爆发和地震造成的，这种说法被称为“火成论”。俗话说水火不相容，这两派的科学家为此无休止地争论了很多年。
那到底谁说的对呢？
18世纪中期，英国地质学家詹姆斯赫顿在观察农田的时候，发现洪水不断冲刷的结果，是把大石头粉碎成小砂砾，然后一层一层堆积起来。假如地球真的是被洪水冲刷成今天的样子，恐怕要比现在光滑得多。所以，一定有另一种力量让地表变得崎岖不平，最终形成高山和丘陵。照这么看，“火成论”更有可能。
赫顿的研究激发了人们对地质学的兴趣，到了19世纪初，素来以“gentleman”著称的英国绅士们发展出了一种特殊爱好：上山下海找矿石，一到周末就去挖矿，就跟今天打高尔夫球一样。在贵族们的努力下，人们对地球的形成过程有了更深刻的认识。这时候，关于地球如何形成的问题，也从“水成论”和“火成论”之争，变成了“灾变”还是“均变”的争论。
什么意思呢？
“灾变”是说，地球经历过无数巨大的灾害，每一次都会彻底改变地球的面貌。相反，“均变”的观点认为，地球的变化非常缓慢，不存在突然而又剧烈的变化。
地质学家查尔斯莱尔就是“均变”理论的支持者，1830年，他把自己的观点写成了一本书，叫《地质学原理》，这本书不仅观点详实，而且妙趣横生，很快就收获了一大批信徒。在达尔文环游世界研究他的进化论的时候，就随身携带了这本书，可见它的影响力。
莱尔的这本书除了系统性地介绍了地球样貌的变迁，还建立了一套新的地质学纪年法。我们现在所说的寒武纪、白垩纪、侏罗纪这些名词，都是莱尔创造出来的。
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