地质学形成时期（公元1750～公元1840年）在英国工业革命、法国大革命和启蒙思想的推动和影响下，科学考察和探险旅行在欧洲兴起

旅行和探险使得地壳成为直接研究的对象，使得人们对地球的研究从思辨性猜测，转变为以野外观察为主

同时，不同观点、不同学派的争论十分活跃，关于地层以及岩石成因的水成论和火成论的争论在18世纪末变得尖锐起来

德国的维尔纳是水成论的代表，他提出花岗岩和玄武岩都是沉积而成的，并对岩层作了系统的划分

英国的赫顿提出要用自然过程来揭示地球的历史，以及地质过程“即看不到开始的痕迹，也没有结束的前景”的均变论思想

水火之争促进了地质学从宇宙起源论、自然历史和古老矿物学中分离出来，并逐渐形成了一门独立的学科

在中国，出现在17世纪的《徐霞客游记》也是对自然考察所获得的超越时代的成果

至1840年，底层划分的原则和方法已经确立，地质时代和地层系统基本建立起来

而此时的矿物学沿着形态矿物学和矿物化学方向发展，美国丹纳的《矿物学系统》标志着经典矿物学的成熟；1829年，英国的尼科尔发明了偏光显微镜，使得显微岩石学的迅速发展成为可能；法国博蒙于1829年提出地球冷缩造山的收缩说，对近百年来的构造理论产生重大影响

这样，有关地球历史的古生物学、地层学，有关地壳物质组成的岩石学、矿物学，和有关地壳运动的构造地质理论所组成的地质学体系逐渐形成了

19世纪上半叶，有关灾变论和均变论的争论，对地质学思想方法产生了历史性的影响

居维叶是灾变论的主要代表，他提出地球历史上发生过多次灾变造成生物灭绝的观点

英国的莱伊尔是均变论的主要代表，他坚持“自然法则是始终一致”的观点，并提出以今论古的现实主义方法

在争论中，地质均变论逐渐成为百余年来地质学及其研究方法的正统观点

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