ساختار و گستره صخره‌های مرجانی
نظریه تشکیل آب‌سنگ حلقوی مرجانی

زمانی که در سال ۱۸۳۱ کشتی بیگل مسافرت خود را شروع کرد، چگونگی تشکیل آب‌سنگ‌های حلقوی مرجانی یک معمای علمی بود. آگهی پیش‌روی کشتی در ۲۴ دسامبر در مجله آتنائوم منتشر شد. این مجله پژوهش در مورد این موضوع را به عنوان «جالب‌ترین بخش پژوهش کشتی بیگل» با دورنمای «بسیاری از نکات فراتر از یک پژوهش علمی صرف نقشه‌برداری» توصیف کرد. در سال ۱۸۲۴ و ۱۸۲۵ طبیعی‌دانان فرانسوی کوا و گیمار مشاهده کرده بودند که جانداران مرجانی در اعماق نسبتاً کم زندگی می‌کنند، اما جزایر در اقیانوس‌های عمیق ظاهر می‌شوند. در کتاب‌هایی که در کتاب سفر بیگل به عنوان منبع استفاده شده‌اند، هنری د لا بیچ، فردریک ویلیام بیچِی و چارلز لایل این عقیده را منتشر کرده بودند که صخره‌های مرجانی در کوه‌های زیر آب یا آتشفشان‌ها رشد کرده‌است چون آب‌سنگ‌های حلقوی شکل دهانه‌های آتشفشانی زیرزمینی را می‌گیرند.دستورالعمل‌های دریایی برای سفر اظهار می‌کنند:
داروین در ۱۸۲۷ که دانشجوی دانشگاه ادینبرو بود، هنگام کمک به رابرت ادموند گرانتِ کالبدشناس مطالبی در مورد بی مهرگان دریایی یادگرفت؛ و در ۱۸۳۱ در آخرین سال دانشجویی در دانشگاه کمبریج زیر نظر آدام سجویک زمین‌شناسی مطالعه کرده بود؛ بنابراین زمانی که به‌طور غیرمنتظره پیشنهاد همراهی در سفر اکتشافی کشتی بیگل را دریافت کرد، به عنوان یک طبیعی‌دان نجیب‌زاده بسیار مناسب هدف فیتزروی از بردت یک همراه بود. فیتزروی همراهی را می‌خواست تا زمانی که در کشتی مشغول نقشه‌برداری از آب‌ها بودند، روی مسائل زمین‌شناسی آن منطقه پژوهش کند. پیش از حرکت فیتزروی اولین جلد کتاب اصول زمین‌شناسی چارلز لایل را به داروین داد. در ژانویه ۱۸۳۲ در اولین توقف‌شان در ساحل جزیره سانتیاگو، داروین ساختارهای زمین‌شناسی را دید که با استفاده از مفهوم همدیس‌گرایی لایل به این ترتیب توضیح داد که نیروهای مؤثر موجب می‌شوند که زمین در مدت زمان بسیار طولانی به آرامی برآمده یا نشست کند و فکر کرد که خودش می‌تواند کتابی در رشته زمین‌شناسی بنویسد.اولین جلد کتاب لایل شامل طرح مختصری از این ایده بود که آب‌سنگ‌های حلقوی در دهانه‌های آتشفشانی تشکیل می‌شوند، و جلد دوم، که طی سفر بیگل برای داروین فرستاده شد، جزئیات بیشتری را ارائه می‌کرد. کتاب در نوامبر ۱۸۳۲ به دست داروین رسید.
در حالی که کشتی بیگل از فوریه ۱۸۳۲ تا سپتامبر ۱۸۳۵ مشغول بررسی و نقشه‌برداری از سواحل آمریکای جنوبی بود، داروین چندین سفر داخلی انجام داد و شواهد گسترده‌ای از بالا آمدن تدریجی قاره پیدا کرد. پس از مشاهدهٔ فوران آتشفشان از کشتی، زلزلهٔ ۱۸۳۵ شهر کنسپسیون را تجربه کرد. در ماه‌های آینده حدس زد که با بالا آمدن زمین، نواحی زیادی از بستر اقیانوس‌ها فرونشست می‌کنند؛ و به ذهنش رسید که این مطلب می‌تواند شکل‌گیری آب‌سنگ‌های حلقوی را توضیح دهد.
نظریهٔ داروین پس از آن مطرح شد که او متوجه شد پولیپ‌های مرجانی در دریاهای تمیز مناطق گرمسیری که آب متلاطم دارند رشد می‌کنند، اما تنها می‌توانند در عمق محدودی از آب درست از جایی که جزر و مد شروع می‌شود زندگی کنند. جایی که سطح زمین زیرین تغییر نمی‌کند، مرجان‌ها در اطراف ساحل رشد کرده و آنچه را که او صخره‌های حاشیه‌دار نامید تشکیل می‌دهند، و سرانجام می‌توانند از ساحل دور شده و به صخرهٔ مرجانی تقریباً موازی ساحل تبدیل شوند. جایی که زمین بالا می‌آید صخره‌های حاشیه‌دار می‌توانند در اطراف ساحل رشد کنند، اما مرجان‌های بالا آمده از سطح دریا مرده و تبدیل به سنگ آهک سفیدرنگ می‌شوند. اگر زمین به کندی فرونشست کند، صخره‌های حاشیه‌دار با بالا آمدن روی پایهٔ مرجان مرده سرعت خود را حفظ کرده و با محصور کردن یک تالاب بین صخره و زمین یک صخرهٔ مرجانی تقریباً موازی ساحل را تشکیل می‌دهند. صخرهٔ مرجانی موازی ساحل می‌تواند دور یک جزیره تشکیل شود. و زمانی که جزیره در زیر سطح دریا فرومی‌رود یک آب‌سنگ حلقوی تقریباً دایره‌ای از مرجان‌های رشد یافته در سطح دریا مانده و یک تالاب را تشکیل می‌دهند. با فرونشست خیلی سریع زمین یا بالا آمدن خیلی سریع سطح دریا مرجان به دلیل قرار گرفتن در عمقی پایین‌تر از عمق قابل سکونتش می‌میرد.