一月二十八日，他们终于回到圣卡尔洛斯。
二月四日，“贝格尔”号离开奇洛埃岛，向北航行，由于多雾，所以直到八日方才到达智利的瓦尔迪维亚。这个城市离海岸约有十六公里，分布在沿河一带的低地，周围是茂密的苹果树林。三天后，达尔文带了一个向导出发去旅行。美洲海岸上茂密的处女林与奇洛埃岛上的森林，区别只在于颜色比较鲜绿，这大概是因为智利的常绿树木，比奇洛埃岛上的常绿树木少的缘故。过了几座森林，来到草原之上。旅行者们途中常见的那些印第安人，待人接物十分矜持、直爽，体格健美，显得与众不同。
二月二十日发生了强烈地震。达尔文当时正好在海边，躺在森林里休息。地震是突然发生的，而且持续了两分钟。虽然两腿站稳并不困难，但是地面摇晃却使达尔文感到有些头昏。城里的木头房子摇动得特别厉害，轧轧作响。居民们非常恐慌，纷纷涌到外面。这一次最强烈的震动正发生在退潮的时候：海水急速上涨，上升到最高点时又倒流回来。
二月二十二日，“贝格尔”号离开瓦尔迪维亚，沿着海岸往北继续进行测量。在测量中，倒数第二个锚碎裂了。只好紧急出发到瓦尔帕来索去取新锚。三月三日，“贝格尔”号当时已在航行，舰上所有的人都感觉到地震所产生的又一次强烈震动。
当“贝格尔”号三月四日驶进智利的康塞普西翁市港湾后，达尔文就在基里基纳岛登陆。他在这里首先听到的消息是，二月二十日大地震造成了可怕的毁灭，无论是在康塞普西翁市，还是在塔尔卡瓦诺海湾，所有的房屋全都倒塌，甚至连塔尔卡瓦诺的废墟也被巨大的海浪卷走。达尔文自己很快就证实了，地震以及由地震在海上所引起的巨大海浪的破坏力是巨大的。他亲自测量了由于地震而被散乱抛弃到海岸上表面附有海生生物的岩石碎片。有一块石头几乎有两米长，一米左右宽，有半米多厚。地面的许多大裂缝和移位都是大地摇晃的结果。康塞普西翁的地震是在中午十一时半开始发生的。这就说明死人并不多，因为许多居民都能在房屋倒塌之前跑出去。在这次震动以后不久，在离海岸三、四海里的海面上出现了从海湾中心向前移动的平整的大海浪；它以惊人的力量卷走了海岸上的房屋和树木。达尔文在《考察日记》中写道：“看到建筑物曾经耗费了人类那么多的时间和劳动，却在顷刻之间都被摧毁，真使人感到难过和痛心。但是，对受灾居民的怜悯之情，较之于通常由数个世纪才能完成，而这里却在顷刻之间就发生了的灾变景象所引起的惊奇感，不知怎的却相形见绌。我认为，自从我们离开英国以来，简直没有看到过一种有什么比这更使人感兴趣的景象了”。
三月七日，“贝格尔”号启航向瓦尔帕莱索驶去，于十一日抵达那里。过了两天，达尔文出发上路，以便实现他自己早就想越过科迪列拉山脉的夙愿。在圣地亚哥他早就做好了一切必要的准备。达尔文从平常人们在这里通过的两个山口中挑选了最近的一个山口，即波尔季利奥山口（虽然这个山口更加险峻），以便在归途中能更加容易越过另一个乌斯帕拉塔山口。三月十八日，达尔文离开了圣地亚哥，带着一名向导和一名赶着几匹骡子的人，好不容易才到达肥沃的马伊普河河谷。
达尔文对于这种“愉快而又自由自在的”旅行方式是这样描述的：“我们在有人居住的地方购到一些木柴，租用一块牧场给我们的骡子吃草，并且在这里露宿。我们自己带着铁锅，在晴朗无云的天空下，一面无忧无虑地安顿住宿，一面用铁锅烧煮我们的晚饭。当时，我有两个同伴：一个是马里阿诺·贡萨列斯，他以前普伴随我在智利旅行；另一个是阿里耶罗（赶骡人），他一个人赶着十匹骡子”。达尔文感到惊异的是，长着细腿的骡子竞能驮运骡队给它们装载的如此重的东西（在平原驮运将近一百八十七公斤，在山地驮运将近一百四十二公斤）。
在科迪列拉山脉的主要一些河谷的两侧二至四公里的高处，升起了一片片由粗糙成层的砾石和沙土组成的阶地。达尔文认为，这里的地质现象和南美洲东岸的地质现象一样，而南美洲东岸的地质史主要归结为这些海岸在逐渐上升。上述阶地的下端在科迪列拉山脉山口附近平斜下降，并不知不觉地同他早在从瓦尔帕来索出发的各次游览中所考察的那些与外界隔离的平原连成一片。他认为，这些阶地是在海水浸没智利的时候沉积下来的，这种浸没也正象在目前地质时期海水浸没智利更南的海岸一带的情形一样。
因此，达尔文无论是在他的地质论文中，还是在他的结论中，都是赖尔的热烈拥护者，是那些认为科迪列拉山脉是一下子形成的灾变论者的强烈反对者。从前山里的河流在上游冲开河道，使沉积物在水流缓慢的入海口处沉积下来。这些阶地就这样产生了，并逐渐随着高于海平面的陆地的上升，越来越向低处沉积，直到这些沉积物的地方一直达到现代海平面为止。灌溉科迪列拉山脉里的现代盆地的河流，都是一些从很陡的山坡上流下来的特别混浊的真正山间急流。
正如我们所推测的那样，当达尔文看到这些河流中的马伊普河，在阶地上冲毁自己的河谷时所产生的那些想法，同他在登上科迪列拉山脉时产生的想法一样，在《考察日记》中得到了非常好的、几乎是富有诗意般的表达：“当马伊普河沿着巨大的圆石块奔流时所发出来的咆哮声不亚于海的怒吼声。甚至在很远的地方，也可以清楚地分辨出，在奔腾的河水的喧嚷声里面所夹杂的石块互相撞击的轧轧声。在这条河的所有地方，不论白天或者夜黑，都可以听到这些轧轧声。这种声音向地质学家雄辨地说明：被吸引到同一方面来的成千上万块石头在彼此互相撞击着，发出一种低沉的单调的喧嚣声。这正好象是时间概念一样：已经消逝的每一分钟，都是一去不复返的。这些石块的情形也就是这样：海洋对它们来说是永恒的；而它们的粗野的乐曲的每一个音符都在向我们宣告说，它们又向着自己的最后命运前进了一步”。
达尔文继续说道：“如果有一种因素这样经常重复地出现，使我们感到重复的次数多得难以确定……。那么这种因素所引起的任何一种结果，只能够被我们的头脑理解为某种缓慢的过程的结果。每逢我遇见那些沉积到好几千英尺厚的淤泥、沙子和砾石的地层的时候，我就发出感叹，象现在的河流和现在的海岸这些因素是不能去冲出和积累出这样巨大的冲积层来的。可是，从另一方面看来，当我听到这些急流的泡哮声，并且回忆大批动物种类在地面上消失，以及这些石块在整个这段时间里日日夜夜沿着自己喧嚣的道路不断向前推移的时候，我就暗问自己：有哪一些山脉，哪一些大陆，能够抵挡住这种经常不断的破坏力呢？”
三月十九日，达尔文在暗红色的层状悬岩中攀登时，遇到了好多群牛；牧人正在把它们从科迪列拉山脉较高的牧场那里住下游驱赶。这是冬季将临的预兆，使旅行者们不得不加快攀登的速度。借宿的那座房屋，位于圣彼得罗德诺拉斯科山山麓旁边；在这座山的山顶上普发现有几处矿场。总之，在智利北部的山区可以经常在矿产区发现矿石。
随着向上攀登的高度的增加，植物逐渐减少，出现了一些漂亮的高山花，而禽兽和昆虫却几乎见不到了。达尔文指出他在其它山脉尚未碰见的安第斯山脉所具有的特征：“第一是河谷两边平坦的阶地，这些阶地有时变为狭长的平原；第二是完全裸露的险峻的斑岩山丘的鲜亮颜色，主要是红色和紫色；第三是巨大的和接连不断的象墙壁一样的岩脉（把其它岩石切断的矿脉）；第四是一些明显地分离开来的地层；在这些地层成直立状的地方，就形成美丽如画、奇特的中央高峰；但是在它们呈较倾斜状态的地方，就构成一些沿着主脉边缘的巨大的高山；最后，第五是美丽的、颜色鲜明的岩石片所构成的光滑的圆锥形石堆，它们从高山基部升起，有很大的坡度，有时达到两千多英尺的高度”。
三月二十日夜晚，达尔文好不容易才走到锅形谷地耶索谷，即“石膏谷地”，这里的石膏层厚度达到一千多米。第二天，他到了山脉的山麓下，这条山脉成为分别流到太平洋和大西洋里去的河水的分水岭，从那里开始道路就变得蜿蜒险峻，它是沿着科迪列拉山脉的两个平行的主山脉中的一个山脉，即沿着一个位于海拔将近四千米高的山口的彼乌克涅斯山脉而走的。在山脉的中部，有红沙层、砾岩层和变为厚石膏层的石灰质的泥页岩，覆盖在巨大的斑岩上，大约在中午时候，达尔文考察队开始登彼乌克沓斯山脉，在这里立即感到呼吸困难。有人劝达尔文吃棵葱来克服呼吸困难。但在这方面最有效的是贝化石，因为达尔文在搜集贝化石的时候，就马上“忘掉了”呼吸困难。
越接近山顶，阵阵冷风越刮越大，考察队进入常年积雪的地带。达尔文用以下的话对自己站在山口之上回首瞭望壮丽景色时的感受作了最好不过的表达，他说：“光彩夺目的空气，蔚蓝的天空，条条河谷，有棱有角的奇特山峦，那些在很多世纪里堆积起来的乱石堆，还有那些与终年积雪色彩柔和的高山作鲜明对比的色彩鲜明的岩石，这一切东西合在一起，就构成了一幅使人难以想象的景色。除了几只在最高的山峰上面盘旋的鹰外，再也没有什么植物或者其它的鸟类能够把我的注意力移离这一毫无生气的宠然大物。我对于自己的孤独感到非常满意：这种感觉真好象是在观看一阵大雷雨，或者是在倾听一场有大乐队伴奏的弥赛亚曲的大合唱”。
在这里，博物学家的敏锐的眼睛，注意到了好象是血迹斑斑的骡蹄子留在雪上的红色踪迹。起初，达尔文认为是从周围的斑岩上吹过来的灰尘所造成的。他用雪在纸上一擦，纸面上就留下了一种略微带有砖红色的淡玫瑰色的痕迹。后来他把残迹从纸上刮下来，他发现，落下来的是由极其微小的水草的微粒体所组成，这种水草现在被叫作Chilamidomonas rivalis，并时常在北极地带把雪染成红色。
他们不得不宿营在两条主山脉中间的一个山地里，那里很难找到任何植物的根来作木柴。而且那里由于气压很低，水在较低的温度就要沸腾。达尔文的同伴们由于无知就把这种情况归咎于这口煮马铃薯的新锅的性能不好。
翌日晨，考察队穿过中间谷地，开始第二次攀登第二个主脉，即向位于海拔四千多米的波尔季利奥山脉的山口攀登，这是一次为时很久的极其艰难的攀登。左右两边都耸立着险峻的圆锥形的红花岗岩的山丘，下面是常年覆盖积雪的辽阔的土地。有些地方，大量的积雪在融化的过程中就变成雪塔或雪柱。有一匹冻死的马卧在一根象雪柱的底层上。
在山口上，象细小针头一样的冰花向下降落，纷纷扬扬洒在达尔文和他的同伴们的身上。东边辽阔平原的景色，一整天都被这种冰花遮盖住了。他们下到植物的最高生长界线的地方，在一个由巨大的岩块所构成的避寒处，找到一个舒适的夜宿地点。当天色黑暗下来后，天空的云块忽然全部消散。所以旅行者们从四面八方看到悬在他们上空被一轮皎洁的明月照耀的巨大的群山，这轮明月由于空气十分清新而闪闪发光。
科迪列拉山脉东坡的下山路，要比朝太平洋那面的山路近得多，而且陡得多。翌日晨，即三月二十三日，旅行者们看到他们脚下一片闪闪发光的均匀的云海，这云海使他们看不到判帕斯平原。他们走进云层区，一整天都置身于其中。他们宿营在海拔两千米的地方，那里有一片放牧骡子的草原和用作燃料的灌木林。
东面一些河谷里的植物和智利那一面河谷里的植物完全不同，尽管两处地方的气候和土壤属性是相同的。同样的差别后来在哺乳动物方面也得到了证实：大西洋海岸一带的老鼠（十三种）全都与太平洋海岸一带的老鼠（五种）不同。同样的差别，虽然是较小程度的不同，在鸟类和昆虫方面也可以得到证实。然而，科迪列拉山脉东坡的植物和动物，与比较远的巴塔哥马亚的生物却是非常相象的。刺鼠、鼫、犰狳科的三个种、鸵鸟、雷鸟的几个种，所有这些都说明了判帕斯平原的动物特征，而达尔文在智利连一个这样的种也没有发现。在这里遇见了很多类似巴塔哥�
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