在赫顿时代和莱尔时代之间，地质学界发生了一场新的争论。它在很大程度上取代了过去的水成论与火成论之争，而又往往交混在一起。新的战斗成为灾变论和均变论之争。给一场重要而又旷日持久的争论起这样的名字，似乎有点儿不够味儿。灾变论者——顾名思义——认为，地球是由突发的灾难性事件形成的——主要是洪水。这就是人们常常把灾变论和水成论互相混淆的原因。灾变论尤其迎合巴克兰这样的教士的心理，这样他们可以把《圣经》里诺亚时代的洪水纳入严肃的科学讨论。均变论者恰恰相反，认为地球上的变化是逐渐形成的，几乎所有的地质变化过程都是缓慢的，都要经历漫长的时间。最先提出这种见解的与其说是莱尔，不如说是赫顿，但大多数人读的是莱尔的作品，因此在大多数人的脑海里，无论是当时还是现在，他成了近代地质学之父。
莱尔认为，地球的变迁是一贯的，缓慢的——过去已经发生过的一切都可以用今天仍在发生的事情来解释。莱尔和他的信徒们不但瞧不起灾变论，而且对它深恶痛绝。灾变论者认为，绝种是一系列过程的组成部分，在此过程中，动物不断灭亡，被新的动物取而代之——博物学家T．H．赫胥黎把这种看法挖苦地比做是“惠斯特牌戏里的一连串胜局，到了最后，打牌的人推翻桌子，要求换一副新牌”。以这种方法来解释未知的事物未免过于省劲。从来没有见过比这样的一种教条更蓄意助长懒汉精神，更削弱人们的好奇心的了。”莱尔嗤之以鼻地说。
莱尔的失误并不算少。他没有令人信服地解释山脉是怎么形成的，没有看到冰河是个变化的动因。他不愿意接受阿加西斯关于冰期的观点——他轻描淡写地将其称之为“地球制冷”——坚信“在最古老的化石床里会发现”哺乳动物。他拒绝接受关于动物和植物突然死亡的看法，认为所有主要的动物群体——哺乳动物、爬行动物、鱼类等等——自古以来一直同时存在。在这些问题上，最后证明他是完全错误的。
然而，莱尔的影响你几乎怎么说也不会过分。《地质学原理》在他生前出了12版；直到20世纪，书里包含的一些观点依然被地质学界奉为圭臬。达尔文乘“猎犬”号环球航行途中还随身带着一本《地质学原理》，而且是该书的第1版。他后来写道：“《原理》的最大优点在于它改变了一个人的整个思想状态；因此，当见到一样莱尔从没有见到过的东西的时候，你在一定程度上是以他的眼光来看的。”总之，他差不多把莱尔看做是个神，就像他那一代人的许多人一样。20世纪80年代，当地质学家不得不摈弃他的一部分理论，以适应关于绝种的撞击理论的时候，他们简直痛苦得要命。这充分说明了莱尔的影响之大。不过，那是后话了。
与此同时，地质学有大量的分类工作要做，这项工作不是什么都一帆风顺的。从一开始，地质学家就想把岩石按其形成的时期来进行分类，但在怎么划分时期的问题上经常发生激烈的争论——而且是一场旷日持久的争论，后来被称之为“泥盆纪大争论”。剑桥大学的亚当·塞奇威克牧师断言有一层岩石是寒武纪的，而罗德里克·默奇森认为它完全属于志留纪，争论于是就发生了。争论持续了好多年，而且越来越激烈。“巴谢是个下流痞子。”默奇森在给一位朋友的信中气呼呼地说。
在《泥盆纪大争论》一书里，马丁·J．S．鲁迪克极好而又有些沮丧地描述了这场争论。只要瞥一眼该书各章的标题，就可以知道一点上述感情的强烈程度。开头几章的标题的语气倒还温和，比如《绅士们的辩论舞台》和《破译杂砂岩之谜》，但接着就是《捍卫杂砂岩与攻击杂砂岩》、《指摘与反驳》、《散布恶毒的谣言》、《韦弗撤回邪说》、《杀杀乡下人的气焰》（惟恐你还怀疑这不是一场战争）、《默奇森发起莱茵兰战役》等等。争论于1879年得以解决，办法很简单，在寒武纪和志留纪中间加一个时期：奥陶纪。
在这门学科的早期，英国人是最活跃的，因此在地质词语中英国的名称占了绝大部分。泥盆系（即德文系）当然源自英格兰的德文郡。寒武纪来自罗马人对威尔士的叫法，而奥陶纪和志留纪使人想起了古代的威尔士人部落：奥陶人和志留人。但是，随着地质学后来在其他地方的崛起，世界各地的名称渐渐出现。侏罗纪跟法国和瑞士交界处的侏罗山有关。二叠纪使人想起俄罗斯乌拉尔山脉里的彼尔姆，而白垩纪（源自拉丁文白垩）是由一位比利时地质学家命名的，他自己也有个漂亮的名字，叫做J．J．德奥马利马斯·德霍洛伊。
原先，地质史分为4个时期：第一纪、第二纪、第三纪和第四纪。这个体系过于简单，因此寿命不太长。地质学家很快就用新的划分方法来替代这种划分方法。第一纪和第二纪已经完全不用，第四纪有的人已经不用，但有的人仍然在用。今天，只有第三纪还在广泛使用，虽然已经不代表第三纪任何东西。
莱尔在《原理》中使用了新的单位，叫做“世”或“段”来涵盖恐龙以后的时代，其中有更新世（“最近”）、上新世（“较近”）、中新世（“颇近”）和意思很含糊的渐新世（“有点儿近”）。
如今，一般来说，地质时代划分为四大块，叫做“代”：前寒武纪、古生代（源自希腊文，意为“古代生命”）、中生代（“中期生命”）和新生代（“新的生命”）。这4个代又分为12—20个部分，通常叫做“纪”，有时候也称“系”。其中大多数是大家比较熟悉的：白垩纪、侏罗纪、三叠纪、志留纪等等。
接着就是莱尔所谓的“世”——更新世、中新世等——这些名称仅仅用来指最近的（但又是古生物学研究很活跃的）6500万年；最后，便是一大堆更细的分类，名叫“期”或“代”。其中大多数以地名命名，读起来几乎总是很拗口：伊利诺期、得梅因期、克罗伊期、金默里奇期等等，都具有同一特色。据约翰·麦克菲说，这类名称总共多达“几百个”。幸运的是，除非把地质学作为你的专业，你从此以后再也不大可能听到这些名称了。
更加混乱的是，北美的“期”或“代”跟欧洲的说法不一，在时间上往往只是大体交叉。因此，北美的辛辛那提期在很大程度上相当于欧洲的阿什吉利期，再加上一点儿稍早的喀拉多克期。
而且，这一切，不同的教科书、不同的人都有不同的叫法，因此有的权威提出7个代，而有的权威满足于4个代。在有的书里，你还会发现不用第三纪和第四纪，而是用不同长度的系来取而代之，称做下第三系和上第三系。有的人还把前寒武纪分成两个代，即非常古老的太古代和较近的元古代。有时候，你还可看到“显生宙”这个词，用来涵盖新生代、中生代和古生代。
而且，这一切都只用做时间的单位。岩石的单位还另有一套，叫做系、段和期。而且，还有早、晚（指时间）之分和上、下（指岩层）之别。对于不是专家的人来说，这简直是一锅粥；但对于地质学家来说，这都可能是会动感情的东西。“我看到大人们为了生命史上一毫秒的问题争得脸红脖子粗。”英国的理查德·福蒂在谈到20世纪为寒武纪和奥陶纪的分界线而展开的旷日持久的辩论时这样写道。
今天，我们至少可以使用某些先进的技术来确定年代。在19世纪的大部分时间里，地质学家们只能依赖于推测。他们可以按照时代来排列各种岩石和化石，但根本不知道这些年代的长短，这是很令人泄气的。当巴克兰推测一副鱼龙骨骼的古老程度的时候，他只能认为，它生活在大约“10000或10000以上乘以10000”年以前。
虽然没有可靠的方法来确定年代，却不乏愿意试一试的人。1650年，爱尔兰教会的詹姆斯·厄舍大主教进行了早年最著名的尝试。他对《圣经》和其他历史资料进行了仔细的研究，最后在一部名叫《旧约编年史》的巨著中下结论说，地球创造于公元前4004年10月23日中午。后来，历史学家和教科书作者一直把这个日期当做笑料。
顺便提一句，有个很久不灭的神话——它在许多严肃的书里都提到过——厄舍的观点主宰了科学界，直到19世纪的很长时间里。是莱尔把这一切纠正了过来。作为一个典型例子，斯蒂芬·杰伊·古尔德在《时代之箭》中引用了20世纪80年代一本很热门的书里的一句话：“在莱尔出版他的书以前，大多数思想家都接受了这种看法，即地球还很年轻。”实际并非如此。正如马丁·J．S．鲁迪克说的，“哪个国家的地质学家也不会主张把时标限死在《创世记》拘泥于字面意义的诠注的范围之内，要是他的作品被别的地质学家认真对待的话”。连巴克兰牧师这样一位19世纪很虔诚的人也认为，《圣经》里哪个地方也没有提到上帝是在第一天创造天地的，只是提到“起初”。他认为，那个开始也许持续了“几百几千万年”。大家都认为地球已经很古老。问题只在于：古老到什么程度？
在确定这颗行星的年龄的问题上，早期有个比较合理的看法。它是由始终可靠的埃德蒙·哈雷提出来的。1715年，他提出，要是你把全世界海洋里的盐的总量，除以每年增加的量，你就会得出海洋存在的年数，从而可以大致知道地球的年龄。这个道理很吸引人，但不幸的是，谁也不知道海洋里究竟有多少盐，也不知道每年到底增加多少，这就使得这项实验无法付诸实施。
第一次称得上比较符合科学的尝试是由法国的布丰伯爵乔治·路易·勒克莱尔进行的，那是在18世纪70年代。很长时间以来，大家都知道，地球释放出相当可观的热量——下过煤矿的人都清楚——但是，没有办法来估计散逸率。布丰在实验过程中先把球体加热到白炽的程度，然后在其冷却的过程中用触摸的办法（可能开头是轻轻的）来估计热的损耗率。根据这项实验，他推测地球的年龄在75000—168000年之间。这当然是大大地低估了；但是，这是一种很激进的见解。布丰发现，要是把这见解加以发表，他有被开除教籍的危险。他是个讲究实际的人，连忙为自己缺乏考虑的邪说表示歉意，然后轻松愉快地在随后的著作中不断重复他的看法。
到19世纪中叶，大多数学者认为地球的年龄起码有几百万年，甚至也许几千万年，但也很可能没有那么大。因此，当1859年查尔斯·达尔文在《物种起源》一书中宣称，根据他的计算，创造威尔德地区——英格兰南部的一个地区，包括肯特、萨里和苏塞克斯——的地质进程花了306662400年时间才完成时，人们不由得大吃一惊。这个结论是很了不起的，部分原因是他说得那么确切，但更因为是他公然不顾公认的有关地球年龄的看法。结果，它引起了激烈的争议，达尔文在该书的第三版中收回了他的看法。然而，问题实际上依然存在。达尔文和他的地质界朋友希望地球很古老，但谁也想不出办法。
这个问题引起了开尔文勋爵大人（他肯定是一位了不起的人物，但到1892年才被提升为贵族，当时他已经68岁，接近他生命的尽头，但我在这里还是按照惯例，溯及既往地使用这个名称）的注意，这对达尔文以及对进步来说是很不幸的。开尔文是19世纪的——也是任何世纪的——最杰出的人物之一。德国科学家赫尔曼·冯·亥姆霍茨——他本人也是科学上的高手——写道，开尔文是他遇到过的最“理解力强、洞察事理、思想活跃”的人。“在他的面前，我有时候觉得自己是木头木脑的。”他不无沮丧地说。
这种心态是可以理解的，因为开尔文确实是维多利亚时代的超人。他1824年生于贝尔法斯特，父亲是皇家学院的数学教授，过不多久就调到格拉斯哥。开尔文证明自己是个神童，小小年纪（10岁）就考上了格拉斯哥大学。20岁出头，他已经在伦敦和巴黎的学府学习过，毕业于剑桥大学（他赢得该大学在赛艇和数学两个方面的最高奖，还抽空创建了一个音乐俱乐部），当选为彼得学院的研究员，（以英文和法文）写了10多篇关于纯粹数学和应用数学的论文。这些作品都很有创见，他不得不匿名发表，免得使他的长辈们感到难堪。他22岁回到格拉斯哥，担任自然哲学教授。在此后的53年里，他一直保有这个职位。
在漫长的生涯里（他活到1907年，享年83岁），他写了661篇论文，总共获得69项专利（因此变得很富裕），在物理学的差不多每个学科都享有盛誉。其中，他提出一个方法，后来直接导致制冷技术的发明；设计了绝对温标，至今仍冠以他的名字；发明了增压装置，使越洋发送电报成为可能；还对海运和航海作了无数改进，从发明一个深受欢迎的航海罗盘，到创造第一个深度探测器。这些只是他有实用价值的成果。
他在电磁学、热力学和光的波动等理论方面的成果同样是革命性的。他实际上只有一个瑕疵，那就是没能计算出地球的年龄。这个问题占去了他后半生的许多时间，但他从来没有得出个比较正确的数字。1862年，在为一本名叫《麦克米伦》的通俗杂志写的一篇文章里，他第一次提出地球的年龄是9800万年，但谨慎地认为这个数字最小可为2000万年，最大可达4亿年。他还小心翼翼地承认，他的计算可能是错的，要是“造物主的大仓库里备有我们目前没有掌握的资料”的话——但是，他显然认为那是不可能的。
随着时间的过去，开尔文的结论变得越来越确切，越来越不正确。他不停地把自己的估计数字往下降，从最大的4亿年降到1亿年，然后又降到5000万年，最后在1897年降到了仅仅2400万年。开尔文并不是在随心所欲，只是因为物理学无法解释为什么像太阳这么个庞然大物可以连续燃烧几千万年以上，而又耗不尽其燃料。因此，他就想当然地认为，太阳及其行星必然相对年轻。
问题在于，几乎所有的化石都证明和这个结论相矛盾。而突然之间，19世纪发现了大量的化石。