วัฏจักรของมหาทวีปคือการรวมตัวและการแยกตัวของเปลือกโลกภาคพื้นทวีปอย่างเป็นคาบเวลามีความคิดเห็นที่แตกต่างกันว่าปริมาณของเปลือกโลกภาคพื้นทวีปเพิ่มขึ้น ลดลง หรือคงที่ แต่เป็นที่ยอมรับกันว่าเปลือกโลกกำลังถูกปรับเปลี่ยนโครงสร้างอยู่ตลอดเวลา วัฏจักรของมหาทวีป หนึ่งรอบสมบูรณ์ กล่าวกันว่าใช้เวลา 300 ถึง 500 ล้านปีการชนกันของทวีปทำให้เกิดทวีปจำนวนน้อยลงและมีขนาดใหญ่ขึ้น ในขณะที่การแยกตัวทำให้เกิดทวีปจำนวนมากขึ้นและมีขนาดเล็กลง

มหาทวีปที่เกิดขึ้นล่าสุดคือแพนเจียซึ่งก่อตัวขึ้นเมื่อประมาณ 300 ล้านปีก่อน (0.3 พันล้านปี ) ใน ยุค พาลีโอโซอิกมีความเห็นที่แตกต่างกันสองประการเกี่ยวกับประวัติศาสตร์ของมหาทวีปในยุคก่อนหน้านี้

ทฤษฎีแรกเสนอชุดของมหาทวีป โดยเริ่มจากVaalbara (3.6 ถึง 2.8 พันล้านปี); Ur (ประมาณ 3 พันล้านปี); Kenorland (2.7 ถึง 2.1 พันล้านปี); Columbia (1.8 ถึง 1.5 พันล้านปี); Rodinia (1.25 พันล้านปี ถึง 750 ล้านปี); และPannotia ( ประมาณ 600 ล้านปี) ซึ่งการแยกตัวของมหาทวีปเหล่านี้ทำให้เกิดทวีปต่างๆ ที่ในที่สุดก็ชนกันเพื่อก่อตัวเป็น Pangaea ^{[ 1 ] [ 2 ]}

ชนิดของแร่ธาตุที่พบภายในเพชรโบราณบ่งชี้ว่าวัฏจักรของการก่อตัวและการแตกตัวของมหาทวีปเริ่มต้นขึ้นเมื่อประมาณ 3 พันล้านปีก่อน ก่อน 3.2 พันล้านปีก่อน มีเพียงเพชรที่มี องค์ประกอบ เพริโดไทต์ (ซึ่งพบได้ทั่วไปในเนื้อโลก ) เท่านั้นที่ก่อตัวขึ้น ในขณะที่หลังจาก 3.0 พันล้านปีก่อน เพชร เอคโลไจต์ (หินจากเปลือกโลก ) กลายเป็นที่แพร่หลาย การเปลี่ยนแปลงนี้เชื่อว่าเกิดขึ้นเนื่องจากการมุดตัวและการชนกันของทวีปทำให้เอคโลไจต์เข้าไปในของเหลวที่ก่อตัวเป็นเพชรใต้ทวีป^{[ 3 ]}

วัฏจักรมหาทวีปที่ตั้งสมมติฐานไว้นั้นเกิดขึ้นพร้อมกับ วัฏจักรวิลสันระยะสั้นซึ่งตั้งชื่อตามจอห์น ทูโซ วิลสัน ผู้บุกเบิกด้านธรณีแปรสัณฐาน โดยวัฏจักรนี้อธิบายถึงการเปิดและปิดของแอ่งมหาสมุทร เป็นระยะๆ จากรอยแยกของแผ่นเปลือกโลกเพียงแผ่นเดียว วัสดุพื้นทะเลที่เก่าแก่ที่สุดที่พบในปัจจุบันมีอายุ 170 ล้านปี ในขณะที่วัสดุเปลือกโลกภาคพื้นทวีปที่เก่าแก่ที่สุดที่พบในปัจจุบันมีอายุ 4 พันล้านปี แสดงให้เห็นถึงความสั้นของวัฏจักรวิลสันในระดับภูมิภาคเมื่อเทียบกับการเปลี่ยนแปลงระดับโลกโดยรวมที่เห็นได้จากการจัดเรียงตัวของทวีปต่างๆ

มุมมองที่สอง ซึ่งอิงจากหลักฐานทั้งทางธรณีแม่เหล็กและธรณีวิทยา คือ วัฏจักรของมหาทวีปไม่ได้เกิดขึ้นก่อนประมาณ 0.6 พันล้านปี (ในช่วง ยุค เอเดียคารัน ) แต่เปลือกโลกภาคพื้นทวีปประกอบด้วยมหาทวีปเดียวตั้งแต่ประมาณ 2.7 พันล้านปี จนกระทั่งแตกออกเป็นครั้งแรก ประมาณ 0.6 พันล้านปี การสร้างใหม่นี้^{[ 4 ]}อิงจากการสังเกตว่า หากมีการปรับเปลี่ยนเพียงเล็กน้อยที่ขอบด้านนอกของการสร้างใหม่หลัก ข้อมูลแสดงให้เห็นว่าขั้วแม่เหล็กบรรพกาลลู่เข้าสู่ตำแหน่งกึ่งคงที่ในช่วงเวลานานระหว่างประมาณ 2.7–2.2 พันล้านปี; 1.5–1.25 พันล้านปี; และ 0.75–0.6 พันล้านปี^{[ 5 ]}ในช่วงเวลาระหว่างนั้น ขั้วดูเหมือนจะสอดคล้องกับเส้นทาง การเคลื่อนที่ของขั้วโลกที่ปรากฏ อย่างเป็นเอกภาพ

ข้อมูลทางธรณีแม่เหล็กสามารถอธิบายได้อย่างเพียงพอโดยการมีอยู่ของมหาทวีปโปรโตแพนเจีย-พาเลโอแพนเจียเพียงแห่งเดียวที่มีความสมบูรณ์เกือบสมบูรณ์เป็นเวลานาน ระยะเวลาอันยาวนานของมหาทวีปนี้สามารถอธิบายได้ด้วยการทำงานของธรณีแปรสัณฐานแบบฝาปิด (เทียบได้กับธรณีแปรสัณฐานที่เกิดขึ้นบนดาวอังคารและดาวศุกร์) ในช่วง ยุค พรีแคมเบรียนซึ่งแตกต่างจากธรณีแปรสัณฐานแบบแผ่นเปลือกโลกที่พบในโลกปัจจุบัน^{[ 4 ]}อย่างไรก็ตาม แนวทางนี้ถูกวิพากษ์วิจารณ์อย่างกว้างขวางว่าเป็นการประยุกต์ใช้ข้อมูลทางธรณีแม่เหล็กที่ไม่ถูกต้อง^{[ 6 ]}

เป็นที่ทราบกันดีว่าระดับน้ำทะเลโดยทั่วไปจะต่ำเมื่อทวีปต่างๆ อยู่รวมกัน และจะสูงเมื่อทวีปเหล่านั้นแยกออกจากกัน ตัวอย่างเช่น ระดับน้ำทะเลต่ำในขณะที่เกิดการก่อตัวของแพนเจีย ( ยุคเพอร์เมียน ) และแพนโนเทีย (ยุคนีโอโปรเทโรโซอิก ตอนปลาย ) และเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วจนถึงระดับสูงสุดในช่วง ยุค ออร์โดวิเชียนและ ยุค ครีเทเชียสเมื่อทวีปต่างๆ แยกออกจากกัน

ปัจจัยสำคัญที่มีผลต่อระดับน้ำทะเลในช่วงที่มหาทวีปแตกออก ได้แก่ อายุของเปลือกโลกมหาสมุทร แอ่งหลังแนวโค้ง ที่หาย ไป ความลึกของตะกอนในทะเล การวางตัวของแหล่งหินอัคนีขนาดใหญ่ และผลกระทบจากการขยายตัวของขอบทวีปแบบเฉื่อย ในบรรดาปัจจัยเหล่านี้ อายุของเปลือกโลกมหาสมุทรและความลึกของตะกอนในทะเลดูเหมือนจะมีบทบาทสำคัญที่สุดในการสร้างแบบจำลองระดับน้ำทะเล การเพิ่มพารามิเตอร์ควบคุมอื่นๆ จะช่วยทำให้แบบจำลองมีเสถียรภาพมากขึ้นเมื่อข้อมูลมีน้อย^{[ 7 ]}

อายุของแผ่นเปลือกโลกใต้มหาสมุทรเป็นปัจจัยควบคุมลำดับแรกต่อความลึกของแอ่งมหาสมุทร และด้วยเหตุนี้จึงมีผลต่อระดับน้ำทะเลทั่วโลก แผ่นเปลือกโลกใต้มหาสมุทรก่อตัวขึ้นที่สันกลางมหาสมุทรและเคลื่อนตัวออกไปด้านนอกโดยเกิดการเย็นตัวและหดตัว จากการนำ ความร้อน ซึ่งทำให้ความหนาลดลงและความหนาแน่นของแผ่นเปลือกโลกใต้มหาสมุทรเพิ่มขึ้น และทำให้พื้นทะเลลดระดับลงห่างจากสันกลางมหาสมุทร สำหรับแผ่นเปลือกโลกใต้มหาสมุทรที่มีอายุน้อยกว่าประมาณ 75 ล้านปี แบบจำลอง ครึ่งพื้นที่ เย็นตัวอย่างง่ายของการเย็นตัวจากการนำความร้อนนั้นใช้ได้ โดยที่ความลึกของแอ่งมหาสมุทร dในบริเวณที่ไม่มีการมุดตัวของแผ่นเปลือกโลกในบริเวณใกล้เคียงนั้นเป็นฟังก์ชันของอายุของแผ่นเปลือกโลกใต้มหาสมุทรt โดยทั่วไปแล้ว

$${\displaystyle d(t)={\frac {2}{\sqrt {\pi }}}a_{\rm {eff}}T_{1}{\sqrt {\kappa t}}+d_{\rm {r}}}$$

โดยที่κคือค่าการแพร่ความร้อนของชั้นหินแข็งของเนื้อโลก ( c.8 × 10 ⁻⁷  m ² / s ), a _effคือสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนที่มีประสิทธิภาพสำหรับหิน ( c.5.7 × 10 ⁻⁵  °C ⁻¹ ), T ₁คืออุณหภูมิของแมกมาที่ขึ้นมาเมื่อเทียบกับอุณหภูมิที่ขอบเขตบน ( ประมาณ 1220 °C สำหรับมหาสมุทรแอตแลนติกและมหาสมุทรอินเดียประมาณ 1120 °C สำหรับมหาสมุทรแปซิฟิกตะวันออก) และd _rคือความลึกของสันเขาใต้ผิวมหาสมุทร^{[ 8 ]}หลังจากใส่ตัวเลขคร่าวๆ สำหรับพื้นทะเลแล้ว สมการจะกลายเป็น:

สำหรับมหาสมุทรแปซิฟิกตะวันออก: $${\displaystyle d(t)=350{\sqrt {t}}+2500}$$

และสำหรับมหาสมุทรแอตแลนติกและมหาสมุทรอินเดีย:

$${\displaystyle d(t)=390{\sqrt {t}}+2500}$$

โดยที่dมีหน่วยเป็นเมตร และtมีหน่วยเป็นล้านปี ดังนั้นเปลือกโลกที่เพิ่งก่อตัวขึ้นที่สันกลางมหาสมุทรจะอยู่ที่ระดับความลึกประมาณ 2,500 เมตร ในขณะที่พื้นทะเลที่มีอายุ 50 ล้านปีจะอยู่ที่ระดับความลึกประมาณ 5,000 เมตร^{[ 9 ]}เมื่อระดับเฉลี่ยของพื้นทะเลลดลง ปริมาตรของแอ่งมหาสมุทรจะเพิ่มขึ้น และหากปัจจัยอื่นๆ ที่สามารถควบคุมระดับน้ำทะเลยังคงที่ ระดับน้ำทะเลจะลดลง ในทางกลับกันก็เป็นจริงเช่นกัน: ธรณีภาคมหาสมุทรที่อายุน้อยกว่าจะนำไปสู่มหาสมุทรที่ตื้นกว่าและระดับน้ำทะเลที่สูงขึ้นหากปัจจัยอื่นๆ ยังคงที่

พื้นที่ผิวของมหาสมุทรสามารถเปลี่ยนแปลงได้เมื่อทวีปแยกตัวออกจากกัน (การยืดตัวของทวีปทำให้พื้นที่มหาสมุทรลดลงและระดับน้ำทะเลสูงขึ้น) หรือเป็นผลมาจากการชนกันของทวีป (การบีบอัดของทวีปทำให้พื้นที่มหาสมุทรเพิ่มขึ้นและระดับน้ำทะเลลดลง) ระดับน้ำทะเลที่สูงขึ้นจะทำให้ทวีปต่างๆ ถูกน้ำท่วม ในขณะที่ระดับน้ำทะเลที่ลดลงจะทำให้ไหล่ทวีป โผล่พ้นน้ำ เนื่องจากไหล่ทวีปมีความลาดชันต่ำมาก การเพิ่มขึ้นของระดับน้ำทะเลเพียงเล็กน้อยจะส่งผลให้เปอร์เซ็นต์ของทวีปที่ถูกน้ำท่วมเปลี่ยนแปลงไปอย่างมาก

หากมหาสมุทรโลกโดยเฉลี่ยมีอายุน้อย พื้นทะเลจะตื้น และระดับน้ำทะเลจะสูง: ทวีปต่างๆ จะถูกน้ำท่วมมากขึ้น หากมหาสมุทรโลกโดยเฉลี่ยมีอายุมาก พื้นทะเลจะลึก และระดับน้ำทะเลจะต่ำ: ทวีปต่างๆ จะโผล่พ้นน้ำมากขึ้น ดังนั้นจึงมีความสัมพันธ์ที่ค่อนข้างง่ายระหว่างวัฏจักรของมหาทวีปและอายุเฉลี่ยของพื้นทะเล

• มหาทวีป = พื้นทะเลที่เก่ากว่า = ระดับน้ำทะเลที่ต่ำกว่า
• ทวีปที่กระจัดกระจาย = พื้นทะเลที่อายุน้อยกว่า = ระดับน้ำทะเลที่สูงขึ้น

นอกจากนี้ ยังจะมีผลกระทบทางสภาพภูมิอากาศจากวัฏจักรของมหาทวีปที่จะยิ่งทำให้ปรากฏการณ์นี้รุนแรงขึ้นไปอีก:

• มหาทวีป = สภาพภูมิอากาศแบบทวีปเป็นหลัก = มีโอกาสเกิดธารน้ำแข็งบนทวีป = ระดับน้ำทะเลจะต่ำลงกว่าเดิม
• ทวีปที่กระจัดกระจาย = สภาพภูมิอากาศแบบทะเลเป็นหลัก = การเกิดธารน้ำแข็งบนทวีปไม่น่าจะเกิดขึ้น = ระดับน้ำทะเลไม่ลดลงจากกลไกนี้

มีการเปลี่ยนแปลงของระบอบธรณีแปรสัณฐานที่เกิดขึ้นควบคู่ไปกับวัฏจักรของมหาทวีป:

ในช่วงที่มหาทวีปแตกตัวออก สภาพแวดล้อมแบบรอยแยกจะเด่นชัด จากนั้นจึงตามมาด้วยสภาพแวดล้อมแบบขอบทวีปที่ไม่เคลื่อนที่ ในขณะที่การขยายตัวของพื้นทะเลยังคงดำเนินต่อไปและมหาสมุทรก็ขยายตัว ต่อมาจึงเกิดสภาพแวดล้อมแบบการชนกัน ซึ่งมีความสำคัญมากขึ้นเรื่อยๆ ตามเวลา การชนกันครั้งแรกเกิดขึ้นระหว่างทวีปและหมู่เกาะ แต่ในที่สุดก็จะนำไปสู่การชนกันระหว่างทวีปกับทวีป นี่คือสถานการณ์ในช่วงวัฏจักรมหาทวีปในยุคพาลีโอโซอิก และกำลังสังเกตพบใน วัฏจักรมหาทวีปในยุค มีโซโซอิก - ซีโนโซอิกซึ่งยังคงดำเนินอยู่จนถึงปัจจุบัน

สภาพภูมิอากาศโลกมีสองประเภท ได้แก่ สภาพภูมิอากาศยุคน้ำแข็งและสภาพภูมิอากาศยุคเรือนกระจก สภาพภูมิอากาศยุคน้ำแข็งมีลักษณะเด่นคือการเกิดธารน้ำแข็งบนทวีปบ่อยครั้งและสภาพแวดล้อมแบบทะเลทรายที่รุนแรง ส่วนสภาพภูมิอากาศยุคเรือนกระจกมีลักษณะเด่นคือสภาพภูมิอากาศที่อบอุ่น ทั้งสองแบบสะท้อนถึงวัฏจักรของมหาทวีป ปัจจุบันโลกอยู่ในช่วงสภาพภูมิอากาศยุคเรือนกระจกสั้นๆ ของสภาพภูมิอากาศยุคน้ำแข็ง^{[ 10 ]}ช่วงเวลาของสภาพภูมิอากาศยุคน้ำแข็งรวมถึงช่วงส่วนใหญ่ ของยุค นีโอโปรเทโรโซ อิก ปลาย ยุคพาลี โอโซอิกปลาย ยุค ซีโนโซอิกในขณะที่ช่วงเวลาของสภาพภูมิอากาศยุคเรือนกระจกรวมถึงต้น ยุคพาลี โอโซอิกยุคมี โซโซอิก – ต้นยุคซีโนโซอิก

• สภาพภูมิอากาศแบบเรือนกระจก
  • ทวีปต่างๆ เคลื่อนตัวไปพร้อมกัน
  • ระดับน้ำทะเลลดลงเนื่องจากขาดการผลิตใต้ทะเล
  • สภาพอากาศเย็นลง แห้งแล้ง
  • เกี่ยวข้องกับทะเลอาราโกไนต์
  • การก่อตัวของมหาทวีป
• สภาพอากาศเรือนกระจก
  • ทวีปต่างๆ กระจัดกระจาย
  • ระดับน้ำทะเลสูง
  • การขยายตัวของพื้นทะเลในระดับสูง
  • _{มีการผลิตก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2 )}ในปริมาณมากพอสมควรในเขตแยกตัวของแผ่นเปลือกโลกใต้มหาสมุทร
  • สภาพอากาศอบอุ่นและชื้น
  • เกี่ยวข้องกับทะเลแคลไซต์

กลไกหลักของการวิวัฒนาการคือการคัดเลือกโดยธรรมชาติในประชากรที่หลากหลาย ความหลากหลายซึ่งวัดจากจำนวนวงศ์นั้นสอดคล้องกับวัฏจักรของมหาทวีปได้เป็นอย่างดี^{[ 11 ]}เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมเกิดขึ้นบ่อยขึ้นในประชากรขนาดเล็ก ความหลากหลายจึงเป็นผลที่สังเกตได้จากการแยกตัวทางภูมิศาสตร์ การแยกตัวน้อยลง และด้วยเหตุนี้ความหลากหลายจึงน้อยลง เกิดขึ้นเมื่อทวีปทั้งหมดอยู่รวมกัน ทำให้เกิดทวีปเดียว ชายฝั่งที่ต่อเนื่องกัน และมหาสมุทรเดียว ในช่วงปลายยุคนีโอโปรเทโรโซอิกถึงต้นยุคพาลีโอโซอิก เมื่อมีการแพร่พันธุ์อย่างมหาศาลของเมตาโซอา ที่หลากหลาย การแยกตัวของสภาพแวดล้อมทางทะเลเป็นผลมาจากการแตกตัวของแพนโนเทีย

การเรียงตัวของทวีปและมหาสมุทรในแนวเหนือ-ใต้ นำไปสู่ความหลากหลายและการแยกตัวที่มากกว่าการเรียงตัวในแนวตะวันออก-ตะวันตก การเรียงตัวในแนวเหนือ-ใต้ทำให้เกิดเขตภูมิอากาศที่แตกต่างกันตามเส้นทางคมนาคมไปทางเหนือและใต้ ซึ่งถูกคั่นด้วยน้ำหรือแผ่นดินจากเขตทวีปหรือมหาสมุทรอื่นๆ ที่มีภูมิอากาศคล้ายคลึงกัน การก่อตัวของทวีปและแอ่งมหาสมุทรที่คล้ายคลึงกันในแนวตะวันออก-ตะวันตกจะนำไปสู่การแยกตัว ความหลากหลาย และวิวัฒนาการที่ช้าลง เนื่องจากแต่ละทวีปหรือมหาสมุทรอยู่ในเขตภูมิอากาศที่น้อยกว่า ในช่วงยุคซีโนโซอิก การแยกตัวได้ถูกทำให้สูงสุดโดยการเรียงตัวในแนวเหนือ-ใต้

• ประวัติศาสตร์ของโลก
• รายชื่อมหาทวีป

• Gurnis, M. (1988). "การพาความร้อนในชั้นแมนเทิลขนาดใหญ่และการรวมตัวและการแยกตัวของมหาทวีป" Nature . 332 (6166): 695– 699. Bibcode : 1988Natur.332..695G . doi : 10.1038/332695a0 .
• Murphy, J. B.; Nance, R. D. (1992). "มหาทวีปและต้นกำเนิดของเทือกเขา" Scientific American . 266 (4): 84– 91. Bibcode : 1992SciAm.266c..84M . doi : 10.1038/scientificamerican0492-84 .
• Nance, R. D.; Worsley, T. R.; Moody, J. B. (1988). "วัฏจักรของมหาทวีป" Scientific American . 259 (1): 72– 79. Bibcode : 1988SciAm.259a..72N . doi : 10.1038/scientificamerican0788-72 .

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับมหาทวีป

• การสร้างภาพจำลองจาก "โครงการแผนที่โบราณ"
• ภาพจำลองแผ่นเปลือกโลกและภาพยนตร์จากโครงการ 'PLATES' ของ UTIG
• วัฏจักรหินธรณีวิทยา