Jeolojinin alt disiplinlere ayrılması 16. ve 17. yüzyıllarda başlamıştı.Gene de metafizik düşünce etkisini sürdürüyordu.Herşeyden önce simyacılar iş başındaydılar.Örneğin demirli çökellerin Yer’in merkezinden yayılan ısı sonucu oluştuğunu,ama bu sürece belirli burçların yol açtığına inanıyorlardı.Buna rağmen Alman bilim adamı G.Agricola mineralleri fiziksel özelliklerine göre sınıflandırdı.Birçok minerali ayrıntılı şekilde tanımladı.Paleontoloji alanında, Danimarka’lı jeolog N.Steno fosillerin organik kökenli olduğunu vurguladı.
*
18.yüzyılın en önemli iki jeoloji kuramı Neptüncülük ve Plütonculuktu. Neptüncüler, Yer’in bir zamanlar bulanık ve çamurlu bir okyanusla kaplı olduğunu varsayıyorlardı.Bu sudan düzensiz okyanus tabanına çökelen ilk tortulların graniti ve öteki kristalin kayaçları oluşturduğunu ileri sürüyorlardı.Böylece okyanus alçaldıkça,yeni tortullar katmanlar halinde üst üste biniyordu. James Hutton önderliğindeki Plütoncular ise, Yer’i ısı makinesi gibi işleyen dinamik bir cisim olarak tasarlıyorlardı.Akarsular karaları aşındırarak taşıdıkları molozları deniz dibine çökeltir. Yer’in iç kesimlerindeki ısı,belirli bölümlerin genleşmesine ve pekişmiş olan deniz çökellerinin yükselerek yeni karalar oluşturmasına yol açar.
Gözlemcilerin elde ettikleri somut bulguların yorumu da tartışma konusuydu.Örneğin ilk çağlardan kaldıkları kanıtlanan midye kabukları ve diğer deniz fosilleri nasıl oluyordu da dağların tepelerinde bulunuyordu?O kadar yüksek yerlere nasıl çıkmışlardı?
Neptüncüler,yüksek yerlerde bulunan deniz kabukları ve yeryüzündeki her şeyi yükselip alçalan deniz seviyeleri ile açıklıyorlardı.Dağların,tepelerin ve diğer yüzey şekillerinin Yerküre’nin kendisi kadar yaşlı olduğuna ve ancak küresel sellerin oluştuğu dönemlerde,sular altında kalınca değişime uğradığına inanıyorlardı.Plütonculara göre ise,yanardağ ve depremler yeryüzünü durmadan değiştirmişti.Ama denizlerin bu değişime hiçbir katkısı yoktu. Plütoncular’ın rakiplerine sorduğu en önemli soru,sellerin oluşmadığı dönemlerde onca suyun nereye gittiği ile ilgiliydi.Eğer bir zamanlar Alp Dağları’nı kaplayacak kadar su olduysa,bu su şimdi neredeydi?Ama gene de midye kabuklarının dağ tepelerine nasıl çıktığını ikna edici şekilde açıklayamıyorlardı.
18.yüzyılda jeoloji, James Hutton’ın geliştirdiği birörneklilik ilkesi üzerinde yükselen bilim dalı durumuna geldi. Birörneklilik ilkesine göre,yer yüzeyi biçimleri,jeolojik çağlarda gerçekleşen uzun fiziksel,kimyasal ve biyolojik süreçlerin sonucunda oluşur.Başka bir ifade ile,jeolojik çağlar boyunca doğal süreçlerin Yer üzerindeki etkileri,çeşitli kayaçların oluşmasına yol açan başlıca etkendir.
*
19.yüzyılda,kristalografi ile minerallerin ve kayaçların sınıflandırılması için önemli gelişmeler kaydedildi.İsveç’li J.Berzelius,mineralleri kimyasal bileşimlerine göre sınıflandırdı ve silikat minerallerini tanımladı.İngiliz W.Smith,yerkabuğu katmanlarının her birinin tanıtıcı fosil toplulukları içerdiğini buldu.Böylece çeşitli bölgelerdeki katmanların arasındaki bağıntının fosil içeriklerine göre belirlenebileceğini öne sürdü.
Bu yüzyılın önemli kuramlarından birisi,Fransız bilgini Baron G.Cuvier’in doğal afetler (katastrof) veya tümyıkımcılık kuramıdır.Bu kurama göre,jeolojik çağlarda oluşan doğal afetler yeryüzündeki canlıları yok etmişti ve bu organizmalar fosil halinde kayaçların içine girmişti. Charles Lyell bu kurama karşı birörneklilik ilkesini geliştirdi.Jeolojik değişimlere yol açan nedenlerin günümüzde de geçerli olduğunu ve bu nedenlerin her zaman aynı ortalama enerji düzeylerinde etkide bulunduğunu savundu.
*
Yüzyılın ortalarına doğru Avrupa’daki fosil içeren katmanlar jeolojik bir kronoloji uyarınca sıralandı.Kayaç sistemleri dönem olarak adlandırılan çağ dilimleri içinde toplandı.Dönemler ise zaman olarak adlandırılan çağ dilimleri içinde gruplara ayrıldı.
Yanardağ etkinliklerini ve yerkabuğundaki yükselme,batma,bükülme ve kıvrılma olaylarını A.B.D.’li E.Dutton inceledi ve dengelenme ilkesini ortaya attı.Bu ilkeye göre,yerkabuğunun düzeyi,yoğunluğu tarafından belirlenir.Görece hafif kütleler yükselerek kıtaları,dağları ve platoları meydana getirir.Daha ağır olanlar ise batarak havzaları ve okyanusları oluşturur.