ธรณีแปรสัณฐาน (จากภาษาละตินtectonicusจากภาษากรีกโบราณτεκτονικός ( tektonikós ) ' ที่เกี่ยวข้องกับการสร้าง' ) ^{[ 2 ]}เป็นทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์ที่ว่าธรณีภาคของโลก ประกอบด้วย แผ่นเปลือกโลกขนาดใหญ่จำนวนหนึ่งซึ่งเคลื่อนที่อย่างช้าๆ มาตั้งแต่ 3–4 พันล้านปีก่อน^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]}แบบจำลองนี้สร้างขึ้นจากแนวคิดของการเคลื่อนตัวของทวีปซึ่งเป็นแนวคิดที่พัฒนาขึ้นในช่วงทศวรรษแรกของศตวรรษที่ 20 ธรณีแปรสัณฐานได้รับการยอมรับจากนักธรณีวิทยาหลังจากที่การขยายตัวของพื้นทะเลได้รับการยืนยันในช่วงกลางถึงปลายทศวรรษ 1960 กระบวนการที่ส่งผลให้เกิดแผ่นเปลือกโลกและก่อรูปร่างเปลือกโลกเรียกว่าธรณีแปรสัณฐาน

ธรณีภาคของโลก ซึ่งเป็นเปลือกนอกที่แข็งแกร่งของดาวเคราะห์ รวมถึงเปลือกโลกและเนื้อโลกส่วนบนแตกออกเป็นแผ่นเปลือกโลกหลักเจ็ดหรือแปดแผ่น (ขึ้นอยู่กับวิธีการกำหนด) และแผ่นเปลือกโลกย่อยหรือ "แผ่นเล็กๆ" อีกมากมาย บริเวณที่แผ่นเปลือกโลกมาบรรจบกัน การเคลื่อนที่สัมพัทธ์ของแผ่นเปลือกโลกจะเป็นตัวกำหนดประเภทของขอบเขตแผ่นเปลือกโลก (หรือรอยเลื่อน ) ได้แก่ แบบ บรรจบ แบบแยกหรือแบบเลื่อนผ่านการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ของแผ่นเปลือกโลกโดยทั่วไปมีช่วงตั้งแต่ศูนย์ถึง 10 เซนติเมตรต่อปี^{[ 6 ]}รอยเลื่อนมักจะมีการเคลื่อนไหวทางธรณีวิทยา เช่นแผ่นดินไหวกิจกรรมภูเขาไฟการสร้างภูเขาและการก่อตัว ของร่องลึกในมหาสมุทร

แผ่นเปลือกโลกประกอบด้วยธรณีภาคมหาสมุทรและธรณีภาคทวีปที่หนากว่า โดยแต่ละชั้นมีเปลือกโลกชนิดของตัวเองอยู่ด้านบน ตามแนวรอยต่อของแผ่นเปลือกโลกที่ชนกันกระบวนการมุดตัวจะนำขอบของแผ่นเปลือกโลกหนึ่งลงไปใต้แผ่นเปลือกโลกอีกแผ่นหนึ่งและลงไปสู่ชั้นแมนเทิลกระบวนการนี้ลดพื้นที่ผิวโลก (เปลือกโลก) ทั้งหมดลง พื้นที่ผิวที่หายไปจะถูกชดเชยด้วยการก่อตัวของเปลือกโลกมหาสมุทร ใหม่ตามแนวรอยต่อที่แยกออกจากกันโดยการขยายตัวของพื้นทะเล ทำให้ พื้นที่ผิวโลกทั้งหมดคงที่ในลักษณะ "สายพานลำเลียง" ของแผ่นเปลือกโลก

แม้ว่าโลกจะเป็นดาวเคราะห์เพียงดวงเดียวที่ทราบว่ามีการเคลื่อนตัวของแผ่นเปลือกโลกในปัจจุบัน แต่หลักฐานบ่งชี้ว่าดาวเคราะห์และดวงจันทร์ดวงอื่น ๆ เคยมีหรือแสดงให้เห็นถึงรูปแบบของการเคลื่อนตัวของแผ่นเปลือกโลก ดวงจันทร์ยูโรปา ของดาวพฤหัสบดี แสดงให้เห็นสัญญาณของแผ่นเปลือกน้ำแข็งที่เคลื่อนที่และมีปฏิสัมพันธ์กัน คล้ายกับการเคลื่อนตัวของแผ่นเปลือกโลกของโลก^{[ 7 ]}เชื่อกันว่าดาวอังคารและดาวศุกร์เคยมีการเคลื่อนตัวของแผ่นเปลือกโลกในอดีต แม้ว่าจะไม่ใช่รูปแบบเดียวกับโลกก็ตาม^{[ 8 ]}

แผ่นเปลือกโลกค่อนข้างแข็งและลอยอยู่เหนือ ชั้นแอสเทโนสเฟีย ร์ ที่อ่อนตัว อยู่ด้านล่าง การเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นในแนวราบของเนื้อโลกส่งผลให้เกิด กระแส การพาความร้อนซึ่งเป็นการเคลื่อนที่อย่างช้าๆ ของเนื้อโลกที่เป็นของแข็ง ณสันเขาใต้ทะเลที่กำลังขยายตัวแผ่นเปลือกโลกจะเคลื่อนตัวออกจากสันเขา ซึ่งเป็น พื้นที่สูง และ เปลือกโลกที่ก่อตัวขึ้นใหม่จะเย็นตัวลงเมื่อเคลื่อนตัวออกไป ทำให้ความหนาแน่น เพิ่มขึ้น และมีส่วนช่วยในการเคลื่อนที่ ณเขตมุดตัว เปลือกโลกมหาสมุทรที่ค่อนข้างเย็นและหนาแน่นจะจมลงไปในเนื้อโลก ก่อตัวเป็นแขนการพาความร้อนลงด้านล่างของเซลล์เนื้อโลก [ ^{9 ]}ซึ่งเป็นตัวขับเคลื่อนการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลกที่แข็งแกร่งที่สุด^{[ 10 ] [ 11 ] ความ}สำคัญสัมพัทธ์และการมีปฏิสัมพันธ์ของปัจจัยอื่นๆ ที่เสนอ เช่น การพาความร้อนที่เกิดขึ้น การไหลขึ้นภายในเนื้อโลก และแรงดึงดูดของดวงจันทร์ ยังคงเป็นหัวข้อถกเถียงกันอยู่

ชั้นนอกสุดของโลกแบ่งออกเป็นธรณีภาคและธรณีภาคใต้ผิวดินการแบ่งนี้ขึ้นอยู่กับความแตกต่างของคุณสมบัติทางกลและวิธีการถ่ายเทความร้อนธรณีภาคเย็นกว่าและแข็งกว่า ในขณะที่ธรณีภาคใต้ผิวดินร้อนกว่าและไหลได้ง่ายกว่า ในแง่ของการถ่ายเทความร้อน ธรณีภาคสูญเสียความร้อนโดยการนำ ความร้อน ในขณะที่ธรณีภาคใต้ผิวดินถ่ายเทความร้อนโดยการพาความร้อน ด้วย และมีระดับความชันของอุณหภูมิเกือบ เป็นแบบอะเดียแบ ติกการแบ่งนี้ไม่ควรสับสนกับการ แบ่งย่อย ทางเคมีของชั้นเดียวกันนี้ออกเป็นเนื้อโลก (ซึ่งประกอบด้วยทั้งธรณีภาคใต้ผิวดินและส่วนของเนื้อโลกในธรณีภาค) และเปลือกโลก: เนื้อโลกส่วนหนึ่งอาจเป็นส่วนหนึ่งของธรณีภาคหรือธรณีภาคใต้ผิวดินในเวลาที่ต่างกัน ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและความดัน

หลักการสำคัญของธรณีแปรสัณฐานคือชั้นหินแข็งมีอยู่เป็นแผ่นเปลือกโลก ที่แยกจากกันและแตกต่างกัน ซึ่งเคลื่อนที่บน ชั้นแอสเทโนสเฟียร์ ที่มีความยืดหยุ่นการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลกมีตั้งแต่ 10 ถึง 40 มิลลิเมตรต่อปี (0.4 ถึง 1.6 นิ้วต่อปี) ที่สันกลางมหาสมุทรแอตแลนติก (เร็วพอๆ กับ การเจริญเติบโต ของเล็บมือ ) ไปจนถึงประมาณ 160 มิลลิเมตรต่อปี (6.3 นิ้วต่อปี) สำหรับแผ่นนาซกา (เร็วพอๆ กับ การเจริญเติบโต ของเส้นผม ) ^{[ 12 ] [ 13 ]}

แผ่นเปลือกโลกประกอบด้วยเนื้อโลกชั้นลิโทสเฟียร์ที่ปกคลุมด้วยวัสดุเปลือกโลกหนึ่งหรือสองประเภท ได้แก่เปลือกโลกมหาสมุทร (ในตำราเก่าเรียกว่าsimaจากซิลิคอนและแมกนีเซียม ) และเปลือกโลกทวีป ( sialจากซิลิคอนและอะลูมิเนียม ) ความแตกต่างระหว่างเปลือกโลกมหาสมุทรและเปลือกโลกทวีปขึ้นอยู่กับวิธีการก่อตัว เปลือกโลกมหาสมุทรเกิดขึ้นที่ศูนย์กลางการแผ่ขยายของพื้นทะเล เปลือกโลกทวีปเกิดขึ้นจากการเกิดภูเขาไฟรูปโค้งและการรวมตัวของแผ่นดินผ่านกระบวนการแผ่นเปลือกโลก เปลือกโลกมหาสมุทรมีความหนาแน่นมากกว่าเปลือกโลกทวีปเนื่องจากมีซิลิคอนน้อยกว่าและมีธาตุหนักมากกว่าเปลือกโลกทวีป [ ^{14 ] [ 15 ] ผล}จากความแตกต่างของความหนาแน่นนี้ เปลือกโลกมหาสมุทรจึงมักอยู่ต่ำกว่าระดับน้ำทะเลในขณะที่เปลือกโลกทวีปลอยตัวอยู่เหนือระดับน้ำทะเล

โดยเฉลี่ยแล้วชั้นหินแข็งใต้มหาสมุทรมีความหนาประมาณ 100 กิโลเมตร (62 ไมล์) ^{[ 16 ]}ความหนาของมันขึ้นอยู่กับอายุ เมื่อเวลาผ่านไป มันจะเย็นลงโดยการนำความร้อนจากด้านล่างและปล่อยความร้อนออกมาสู่อวกาศ เนื้อโลกที่อยู่ติดกันด้านล่างจะเย็นลงจากกระบวนการนี้และเพิ่มเข้าไปที่ฐาน เนื่องจากมันก่อตัวขึ้นที่สันกลางมหาสมุทรและแผ่ขยายออกไป ความหนาของมันจึงขึ้นอยู่กับระยะทางจากสันกลางมหาสมุทรที่มันก่อตัวขึ้น สำหรับระยะทางทั่วไปที่ชั้นหินแข็งใต้มหาสมุทรต้องเดินทางก่อนที่จะถูกมุดลงไป ความหนาจะแตกต่างกันไปตั้งแต่ประมาณ 6 กิโลเมตร (4 ไมล์) ที่สันกลางมหาสมุทรไปจนถึงมากกว่า 100 กิโลเมตร (62 ไมล์) ที่ เขต มุดตัวสำหรับระยะทางที่สั้นกว่าหรือยาวกว่า เขตมุดตัวและความหนาเฉลี่ยก็จะเล็กลงหรือใหญ่ขึ้นตามลำดับ^{[ 17 ]}โดยทั่วไปแล้วชั้นธรณีภาคภาคพื้นทวีปมีความหนาประมาณ 200 กม. (120 ไมล์) แม้ว่าความหนานี้จะแตกต่างกันอย่างมากระหว่างแอ่ง เทือกเขา และบริเวณภายในทวีป ที่มี เสถียรภาพ

บริเวณที่แผ่นเปลือกโลกสองแผ่นมาบรรจบกันเรียกว่าขอบแผ่นเปลือกโลกขอบแผ่นเปลือกโลกเป็นบริเวณที่เกิดเหตุการณ์ทางธรณีวิทยา เช่นแผ่นดินไหวและการก่อตัวของลักษณะภูมิประเทศ เช่นภูเขาภูเขาไฟสันเขากลางมหาสมุทรและร่องลึกในมหาสมุทรภูเขาไฟที่ยังปะทุอยู่ส่วนใหญ่ของโลกตั้งอยู่ตามขอบแผ่นเปลือกโลก โดยวงแหวนแห่งไฟ ของแผ่นเปลือกโลกแปซิฟิกเป็นภูเขาไฟ ที่ยังปะทุอยู่มากที่สุดและเป็นที่รู้จักกันอย่างกว้างขวาง ภูเขาไฟบางแห่งเกิดขึ้นภายในแผ่นเปลือกโลก และภูเขาไฟเหล่านี้ได้รับการระบุว่าเป็นผลมาจากการเสียรูปภายในแผ่นเปลือกโลก^{[ 18 ]}และจากกลุ่มหินหลอมเหลวในชั้นแมนเทิล

แผ่นเปลือกโลกอาจประกอบด้วยเปลือกโลกภาคพื้นทวีปหรือเปลือกโลกใต้มหาสมุทร หรือทั้งสองอย่าง ตัวอย่างเช่นแผ่นเปลือกโลกแอฟริกาประกอบด้วยทวีปและบางส่วนของพื้นมหาสมุทรแอตแลนติกและมหาสมุทร อินเดีย

ชิ้นส่วนบางส่วนของเปลือกโลกมหาสมุทร ซึ่งรู้จักกันในชื่อโอฟิโอไลต์ไม่ได้ถูกมุดลงไปใต้เปลือกโลกทวีป ณ ขอบเขตแผ่นเปลือกโลกที่ก่อให้เกิดการทำลายล้าง แต่ชิ้นส่วนเปลือกโลกมหาสมุทรเหล่านี้กลับถูกดันขึ้นมาด้านบนและถูกเก็บรักษาไว้ภายในเปลือกโลกทวีป

มีขอบเขตแผ่นเปลือกโลกอยู่ 3 ประเภท^{[ 19 ]}ซึ่งมีลักษณะเฉพาะตามการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ของแผ่นเปลือกโลกแต่ละแผ่น ขอบเขตเหล่านี้เกี่ยวข้องกับปรากฏการณ์พื้นผิวประเภทต่างๆ ขอบเขตแผ่นเปลือกโลกประเภทต่างๆ ได้แก่: ^{[ 20 ] [ 21 ]}

• ขอบเขตการแยกตัว (ขอบเขตการสร้างหรือขอบเขตการขยายตัว ) คือบริเวณที่แผ่นเปลือกโลกสองแผ่นเลื่อนแยกออกจากกัน ในเขตการแยกตัวของแผ่นเปลือกโลกมหาสมุทร ขอบเขตการแยกตัวเกิดขึ้นจากการขยายตัวของพื้นทะเล ทำให้เกิดแอ่งมหาสมุทร ใหม่ เช่นสันเขากลางมหาสมุทรแอตแลนติกและสันเขาแปซิฟิกตะวันออกเมื่อแผ่นเปลือกโลกมหาสมุทรแยกตัว สันเขาจะก่อตัวขึ้นที่ศูนย์กลางการขยายตัว แอ่งมหาสมุทรจะขยายตัว และในที่สุด พื้นที่ของแผ่นเปลือกโลกจะเพิ่มขึ้น ทำให้เกิดภูเขาไฟขนาดเล็กจำนวนมากและ/หรือแผ่นดินไหวตื้นๆ ในเขตการแยกตัวของแผ่นเปลือกโลกทวีป ขอบเขตการแยกตัวอาจทำให้เกิดแอ่งมหาสมุทรใหม่ขึ้น เนื่องจากทวีปแยกตัว ขยายตัว รอยแยกตรงกลางยุบตัวลง และมหาสมุทรเข้ามาเติมเต็มแอ่ง เช่นรอยแยกแอฟริกาตะวันออก รอยแยกไบคาล รอยแยกแอนตาร์กติกาตะวันตก รอยแยกริโอแกรนด์

• ขอบเขตบรรจบกัน (ขอบเขตทำลายล้างหรือขอบเขตที่เคลื่อนไหว ) เกิดขึ้นเมื่อแผ่นเปลือกโลกสองแผ่นเลื่อนเข้าหากันเพื่อก่อให้เกิด เขต มุดตัว (แผ่นเปลือกโลกหนึ่งเคลื่อนตัวอยู่ใต้แผ่นเปลือกโลกอีกแผ่นหนึ่ง) หรือของทวีป

เขตมุดตัวของแผ่นเปลือกโลกมีสองประเภท ได้แก่ การมุดตัวจากมหาสมุทรไปยังทวีป ซึ่งแผ่นเปลือกโลกมหาสมุทรที่มีความหนาแน่นสูงกว่าจะมุดตัวลงใต้แผ่นเปลือกโลกทวีปที่มีความหนาแน่นน้อยกว่า หรือการมุดตัวจากมหาสมุทรไปยังมหาสมุทร ซึ่งแผ่นเปลือกโลกมหาสมุทรที่เก่ากว่า เย็นกว่า และมีความหนาแน่นสูงกว่าจะเลื่อนตัวลงใต้แผ่นเปลือกโลกมหาสมุทรที่มีความหนาแน่นน้อยกว่า โดยทั่วไปแล้ว ร่องลึกในทะเลมักเกี่ยวข้องกับเขตมุดตัวของแผ่นเปลือกโลก และแอ่งที่เกิดขึ้นตามแนวรอยต่อที่กำลังเคลื่อนที่มักเรียกว่า "แอ่งหน้าภูเขา"

แผ่นดินไหวติดตามเส้นทางของแผ่นเปลือกโลกที่เคลื่อนตัวลงขณะที่มันเคลื่อนตัวลงสู่ชั้นแอสเทโนสเฟียร์ เกิดเป็นร่องลึก และเมื่อแผ่นเปลือกโลกที่มุดตัวลงได้รับความร้อน มันจะปล่อยสารระเหย ซึ่งส่วนใหญ่เป็นน้ำจากแร่ธาตุไฮดรัสเข้าสู่เนื้อโลกโดยรอบ การเพิ่มน้ำจะลดจุดหลอมเหลวของวัสดุเนื้อโลกเหนือแผ่นเปลือกโลกที่มุดตัวลง ทำให้เกิดการหลอมเหลว แมกมาที่เกิดขึ้นมักนำไปสู่การเกิดภูเขาไฟ^{[ 22 ]}

บริเวณที่มีการมุดตัวของแผ่นเปลือกโลกจากมหาสมุทรหนึ่งไปยังอีกมหาสมุทรหนึ่ง จะเกิดร่องลึกที่มีรูปร่างโค้ง จากนั้นส่วนบนของเนื้อโลกบริเวณแผ่นเปลือกโลกที่มุดตัวลงไปจะร้อนขึ้น และแมกมาจะไหลขึ้นมาก่อตัวเป็นแนวเกาะภูเขาไฟโค้ง เช่นหมู่เกาะอะเลอูเชียนหมู่เกาะมาเรียนาและหมู่เกาะญี่ปุ่น

บริเวณที่แผ่นเปลือกโลกมุดตัวลงจากมหาสมุทรสู่ทวีป จะเกิดเป็นเทือกเขาต่างๆ เช่นเทือกเขาแอนดีสและเทือกเขาแคสเคด

บริเวณรอยต่อระหว่างแผ่นทวีปจะมีแผ่นเปลือกโลกสองแผ่นเคลื่อนที่เข้าหากัน เนื่องจากมีความหนาแน่นใกล้เคียงกัน จึงไม่มีแผ่นใดแผ่นหนึ่งมุดลงไปใต้แผ่นอื่น ขอบของแผ่นเปลือกโลกจะถูกบีบอัด พับงอ และยกตัวขึ้น ก่อให้เกิดเทือกเขา เช่นเทือกเขาหิมาลัยและเทือกเขาแอลป์นอกจากนี้ยังอาจเกิดการปิดตัวของแอ่งมหาสมุทรบริเวณรอยต่อระหว่างแผ่นทวีปได้

• รอยเลื่อนแบบทรานส์ฟอร์ม (รอยเลื่อนแบบอนุรักษ์หรือรอยเลื่อนแบบเฉียง ) เกิดขึ้นในบริเวณที่แผ่นเปลือกโลกไม่ได้ถูกสร้างขึ้นหรือถูกทำลาย แต่แผ่นเปลือกโลกสองแผ่นจะเลื่อนผ่านกัน หรืออาจจะพูดให้ถูกต้องกว่าคือ บดกันไปตามแนวรอยเลื่อนแบบทรานส์ ฟอร์ม การเคลื่อนที่สัมพัทธ์ของแผ่นเปลือกโลกทั้งสองจะเป็นแบบซ้าย (ด้านซ้ายเข้าหาผู้สังเกต) หรือขวา (ด้านขวาเข้าหาผู้สังเกต) รอยเลื่อนแบบทรานส์ฟอร์มเกิดขึ้นข้ามศูนย์กลางการขยายตัว แผ่นดินไหวรุนแรงสามารถเกิดขึ้นได้ตามแนวรอยเลื่อน รอยเลื่อนซานแอนเดรียสในแคลิฟอร์เนียเป็นตัวอย่างของรอยเลื่อนแบบทรานส์ฟอร์มที่แสดงการเคลื่อนที่แบบขวา
• เขตแนวรอยต่อแผ่นเปลือกโลกอื่นๆเกิดขึ้นในบริเวณที่ผลกระทบจากการปฏิสัมพันธ์ยังไม่ชัดเจน และขอบเขตซึ่งมักเกิดขึ้นตามแนวกว้างนั้นไม่ชัดเจนและอาจแสดงการเคลื่อนไหวหลายประเภทในแต่ละช่วงเวลา

แผ่นเปลือกโลกสามารถเคลื่อนที่ได้เนื่องจากความหนาแน่นสัมพัทธ์ของลิโทสเฟียร์มหาสมุทรและความอ่อนแอสัมพัทธ์ของแอสเทโนสเฟียร์การกระจายความร้อนจากเนื้อโลกเป็นแหล่งพลังงานดั้งเดิมที่จำเป็นในการขับเคลื่อนแผ่นเปลือกโลกผ่านการพาความร้อนหรือการไหลขึ้นและการโค้งงอขนาดใหญ่ ผลที่ตามมาคือ แหล่งพลังงานที่ทรงพลังที่ก่อให้เกิดการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลกคือความหนาแน่นส่วนเกินของลิโทสเฟียร์มหาสมุทรที่จมลงในเขตมุดตัว เมื่อเปลือกโลกใหม่ก่อตัวขึ้นที่สันกลางมหาสมุทร ลิโทสเฟียร์มหาสมุทรนี้ในตอนแรกจะมีความหนาแน่นน้อยกว่าแอสเทโนสเฟียร์ที่อยู่ด้านล่าง แต่จะมีความหนาแน่นมากขึ้นตามอายุเนื่องจากเย็นตัวลงและหนาขึ้นจากการนำความร้อนความหนาแน่น ที่ มากกว่าของลิโทสเฟียร์เก่าเมื่อเทียบกับแอสเทโนสเฟียร์ที่อยู่ด้านล่างทำให้มันจมลงสู่เนื้อโลกส่วนลึกในเขตมุดตัว ซึ่งเป็นแรงขับเคลื่อนส่วนใหญ่สำหรับการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลก ความอ่อนแอของแอสเทโนสเฟียร์ทำให้แผ่นเปลือกโลกเคลื่อนที่ไปยังเขตมุดตัวได้ง่าย^{[ 23 ]}

ในช่วงไตรมาสแรกของศตวรรษที่ 20 ทฤษฎีหลักเกี่ยวกับแรงขับเคลื่อนเบื้องหลังการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลกนั้นคาดการณ์ถึงกระแสการพาความร้อนขนาดใหญ่ในชั้นแมนเทิลบน ซึ่งสามารถส่งผ่านไปยังชั้นแอสเทโนสเฟียร์ได้ ทฤษฎีนี้ริเริ่มโดยอาร์เธอร์ โฮล์มส์และผู้บุกเบิกบางคนในช่วงทศวรรษที่ 1930 ^{[ 24 ]}และได้รับการยอมรับในทันทีว่าเป็นวิธีแก้ปัญหาสำหรับการยอมรับทฤษฎีตามที่ได้กล่าวถึงไว้ในเอกสารของอัลเฟรด เวเกเนอร์ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 อย่างไรก็ตาม แม้จะได้รับการยอมรับ แต่ก็ยังมีการถกเถียงกันอย่างยาวนานในวงการวิทยาศาสตร์ เนื่องจากทฤษฎีหลักยังคงคาดการณ์ว่าโลกนั้นอยู่นิ่งโดยไม่มีทวีปเคลื่อนที่ จนกระทั่งมีการค้นพบครั้งสำคัญในช่วงต้นทศวรรษที่ 1960

การสร้างภาพสองมิติและสามมิติของภายในโลก ( การถ่ายภาพด้วยคลื่นไหวสะเทือน ) แสดงให้เห็นการกระจายความหนาแน่นด้านข้างที่แตกต่างกันไปทั่วทั้งเนื้อโลก การเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นดังกล่าวอาจเกิดจากวัสดุ (จากองค์ประกอบทางเคมีของหิน) แร่ธาตุ (จากการเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างของแร่ธาตุ) หรือความร้อน (จากการขยายตัวและการหดตัวจากพลังงานความร้อน) การแสดงออกของความหนาแน่นด้านข้างที่แตกต่างกันนี้คือการไหลเวียนของเนื้อโลกจากแรงลอยตัว^{[ 25 ]}

ความสัมพันธ์โดยตรงและโดยอ้อมระหว่างการพาความร้อนในชั้นแมนเทิลกับการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลก ยังคงเป็นเรื่องที่ศึกษาและถกเถียงกันอย่างต่อเนื่องในสาขาธรณี พลศาสตร์ พลังงานนี้จะต้องถูกถ่ายโอนไปยังชั้นลิโทสเฟียร์เพื่อให้แผ่นเปลือกโลกเคลื่อนที่ได้ โดยพื้นฐานแล้วมีกลไกหลักสองประเภทที่เชื่อว่าเกี่ยวข้องกับพลศาสตร์ของชั้นแมนเทิลที่มีอิทธิพลต่อการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลก ได้แก่ กลไกหลัก (ผ่านเซลล์การพาความร้อนขนาดใหญ่) และกลไกรอง กลไกรองมองว่าการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลกเกิดจากแรงเสียดทานระหว่างกระแสการพาความร้อนในชั้นแอสเทโนสเฟียร์และชั้นลิโทสเฟียร์ที่แข็งกว่าด้านบน นี่เป็นผลมาจากการไหลเข้าของวัสดุจากชั้นแมนเทิลที่เกี่ยวข้องกับแรงดึงลงของแผ่นเปลือกโลกในเขตการมุดตัวที่ร่องลึกในมหาสมุทร แรงดึงของแผ่นเปลือกโลกอาจเกิดขึ้นในสภาวะทางธรณีพลศาสตร์ที่แรงดึงที่ฐานยังคงกระทำต่อแผ่นเปลือกโลกขณะที่มันดำดิ่งลงสู่ชั้นแมนเทิล (แม้ว่าอาจจะกระทำต่อทั้งด้านล่างและด้านบนของแผ่นเปลือกโลกในระดับที่มากกว่า) นอกจากนี้ แผ่นเปลือกโลกที่แตกหักและจมลงไปในเนื้อโลกสามารถก่อให้เกิดแรงหนืดในเนื้อโลกซึ่งผลักดันแผ่นเปลือกโลกผ่านแรงดูดของแผ่นเปลือกโลกได้

ในทฤษฎีธรณีแปรสัณฐานแบบพวยพุ่งที่นักวิจัยจำนวนมากใช้ในช่วงทศวรรษ 1990 มีการใช้แนวคิดที่ปรับปรุงแล้วของกระแสการพาความร้อนในเนื้อโลก โดยระบุว่าพวยพุ่งขนาดใหญ่ลอยขึ้นมาจากเนื้อโลกชั้นลึกและเป็นตัวขับเคลื่อนหรือตัวแทนของเซลล์การพาความร้อนหลัก แนวคิดเหล่านี้มีรากฐานมาจากช่วงต้นทศวรรษ 1930 ในงานของBeloussovและvan Bemmelenซึ่งในตอนแรกคัดค้านธรณีแปรสัณฐานแบบแผ่นเปลือกโลกและวางกลไกไว้ในกรอบคงที่ของการเคลื่อนที่ในแนวดิ่ง ต่อมา Van Bemmelen ได้ปรับเปลี่ยนแนวคิดใน "แบบจำลองการยุบตัว" ของเขาและใช้ "ตุ่มเนื้อโลก" เป็นแรงขับเคลื่อนสำหรับการเคลื่อนที่ในแนวนอน โดยอ้างถึงแรงโน้มถ่วงที่เบี่ยงเบนออกจากการโค้งงอของเปลือกโลกในระดับภูมิภาค^{[ 26 ] [ 27 ]}

ทฤษฎีเหล่านี้สอดคล้องกับทฤษฎีสมัยใหม่ที่มองว่ามีจุดร้อนหรือกลุ่มหินหลอมเหลวในชั้นแมนเทิลซึ่งคงที่และถูกแผ่นเปลือกโลกมหาสมุทรและทวีปทับถมไปตามกาลเวลา และทิ้งร่องรอยไว้ในบันทึกทางธรณีวิทยา (แม้ว่าปรากฏการณ์เหล่านี้จะไม่ได้ถูกนำมาอ้างถึงในฐานะกลไกขับเคลื่อนที่แท้จริง แต่เป็นเพียงตัวปรับเปลี่ยนเท่านั้น)

กลไกนี้ยังคงได้รับการสนับสนุนเพื่ออธิบายการแตกตัวของมหาทวีปในช่วงยุคทางธรณีวิทยาที่เฉพาะเจาะจง^{[ 28 ]}มีนักวิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับทฤษฎีการขยายตัวของโลก จำนวนมากที่เชื่อในกลไก นี้^{[ 29 ] [ 30 ] [ 31 ]}

อีกทฤษฎีหนึ่งคือเนื้อโลกไม่ได้ไหลเป็นเซลล์หรือกลุ่มก้อนขนาดใหญ่ แต่เป็นชุดของช่องทางที่อยู่ใต้เปลือกโลก ซึ่งทำให้เกิดแรงเสียดทานที่ฐานของธรณีภาค ทฤษฎีนี้เรียกว่า "ธรณีแปรสัณฐานแบบพุ่งขึ้น" ซึ่งได้รับความนิยมในช่วงทศวรรษ 1980 และ 1990 ^{[ 32 ]}การวิจัยล่าสุดโดยใช้แบบจำลองคอมพิวเตอร์สามมิติ ชี้ให้เห็นว่ารูปทรงของแผ่นเปลือกโลกถูกควบคุมโดยปฏิกิริยาตอบกลับระหว่างรูปแบบการพาความร้อนของเนื้อโลกและความแข็งแรงของธรณีภาค^{[ 33 ]}

แรงที่เกี่ยวข้องกับแรงโน้มถ่วงถูกนำมากล่าวถึงในฐานะปรากฏการณ์รองภายในกรอบของกลไกขับเคลื่อนทั่วไป เช่น รูปแบบต่างๆ ของพลศาสตร์ของเนื้อโลกที่ได้อธิบายไว้ข้างต้น ในมุมมองสมัยใหม่ แรงโน้มถ่วงถูกนำมากล่าวถึงในฐานะแรงขับเคลื่อนหลัก ผ่านแรงดึงของแผ่นเปลือกโลกตามแนวเขตการมุดตัวของแผ่นเปลือกโลก

การเลื่อนตัวออกจากสันเขาที่กำลังขยายตัวเนื่องจากแรงโน้มถ่วงเป็นหนึ่งในแรงขับเคลื่อนที่เสนอไว้: การเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลกถูกขับเคลื่อนโดยระดับความสูงที่สูงขึ้นของแผ่นเปลือกโลกที่สันเขาใต้มหาสมุทร^{[ 34 ] [ 35 ]}เนื่องจากธรณีภาคใต้มหาสมุทรเกิดขึ้นที่สันเขาที่กำลังขยายตัวจากวัสดุเนื้อโลกที่ร้อน มันจะค่อยๆ เย็นตัวลงและหนาขึ้นตามอายุ (และทำให้ระยะห่างจากสันเขาเพิ่มขึ้น) ธรณีภาคใต้มหาสมุทรที่เย็นตัวลงมีความหนาแน่นมากกว่าวัสดุเนื้อโลกที่ร้อนซึ่งเป็นที่มาของมันอย่างมาก ดังนั้นเมื่อความหนาเพิ่มขึ้น มันจะค่อยๆ จมลงไปในเนื้อโลกเพื่อชดเชยภาระที่มากขึ้น ผลที่ได้คือการเอียงด้านข้างเล็กน้อยเมื่อระยะห่างจากแกนสันเขาเพิ่มขึ้น

แรงนี้ถือเป็นแรงรองและมักถูกเรียกว่า "แรงผลักจากสันเขา " ซึ่งเป็นคำที่ไม่ถูกต้อง เพราะไม่มีแรงใด "ผลัก" ในแนวนอน อันที่จริงแล้วลักษณะแรงดึงเป็นแรงหลักตามแนวสันเขา การเรียกกลไกนี้ว่า "การเลื่อนตัวเนื่องจากแรงโน้มถ่วง" จะแม่นยำกว่า เนื่องจากลักษณะภูมิประเทศทั่วทั้งแผ่นเปลือกโลกอาจแตกต่างกันอย่างมาก และสันเขาที่แผ่ขยายออกไปเป็นเพียงลักษณะเด่นที่สุดเท่านั้น กลไกอื่นๆ ที่สร้างแรงรองจากแรงโน้มถ่วงนี้ ได้แก่การโป่งตัวของชั้นหินแข็งก่อนที่จะมุดลงไปใต้แผ่นเปลือกโลกที่อยู่ติดกัน ทำให้เกิดลักษณะภูมิประเทศที่ชัดเจนซึ่งสามารถชดเชย หรืออย่างน้อยก็ส่งผลกระทบต่ออิทธิพลของสันเขาใต้มหาสมุทร นอกจากนี้ยังมีการสันนิษฐานว่า กลุ่มหินหลอมเหลวจากชั้นแมนเทิลและจุดร้อนก็ส่งผลกระทบต่อด้านล่างของแผ่นเปลือกโลกด้วย

แรงดึงแผ่นเปลือกโลก : ความคิดเห็นทางวิทยาศาสตร์คือชั้นแอสเทโนสเฟียร์มีความแข็งแรงหรือความแข็งแกร่งไม่เพียงพอที่จะทำให้เกิดการเคลื่อนที่โดยตรงจากแรงเสียดทานตามฐานของชั้นลิโทสเฟียร์ ดังนั้นแรงดึงแผ่นเปลือกโลกจึงถือเป็นแรงที่มากที่สุดที่กระทำต่อแผ่นเปลือกโลก ในความเข้าใจนี้ การเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลกส่วนใหญ่เกิดจากน้ำหนักของแผ่นเปลือกโลกที่เย็นและหนาแน่นซึ่งจมลงไปในเนื้อโลกบริเวณร่องลึก^{[ 11 ]}แบบจำลองล่าสุดบ่งชี้ว่าแรงดูดจากร่องลึกก็มีบทบาทสำคัญเช่นกัน อย่างไรก็ตาม ข้อเท็จจริงที่ว่าแผ่นเปลือกโลกอเมริกาเหนือไม่ได้จมลงไปใต้แผ่นเปลือกโลกอื่นเลย แม้ว่าจะมีการเคลื่อนที่อยู่ก็ตาม ถือเป็นปัญหา เช่นเดียวกับแผ่น เปลือกโลกแอฟริกา ยูเรเซียและแอนตาร์กติกา

การเลื่อนตัวเนื่องจากแรงโน้มถ่วงออกจากโดมของเนื้อโลก: ตามทฤษฎีเก่า กลไกขับเคลื่อนอย่างหนึ่งของแผ่นเปลือกโลกคือการมีอยู่ของโดมแอสเทโนสเฟียร์/เนื้อโลกขนาดใหญ่ ซึ่งทำให้แผ่นเปลือกโลกเลื่อนตัวเนื่องจากแรงโน้มถ่วงออกไปจากโดมเหล่านั้น (ดูย่อหน้าเกี่ยวกับกลไกของเนื้อโลก) การเลื่อนตัวเนื่องจากแรงโน้มถ่วงนี้เป็นปรากฏการณ์รองของกลไกที่วางตัวในแนวตั้งเป็นหลัก โดยมีรากฐานมาจากแบบจำลอง Undation ของvan Bemmelenซึ่งสามารถเกิดขึ้นได้ในหลายระดับ ตั้งแต่ระดับเล็กของหมู่เกาะโค้งไปจนถึงระดับใหญ่ของแอ่งมหาสมุทรทั้งหมด^{[ 34 ] [ 35 ] [ 28 ]}

อัลเฟรด เวเกเนอร์ซึ่งเป็นนักอุตุนิยมวิทยาได้เสนอว่าแรงน้ำขึ้นน้ำลงและแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางเป็นกลไกหลักที่อยู่เบื้องหลังการเคลื่อนตัวของทวีปอย่างไรก็ตาม แรงเหล่านี้ถือว่าน้อยเกินไปที่จะทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของทวีป เนื่องจากแนวคิดคือทวีปเคลื่อนที่ผ่านเปลือกโลกมหาสมุทร^{[ 36 ]}ดังนั้น เวเกเนอร์จึงเปลี่ยนจุดยืนในภายหลังและยืนยันว่ากระแสการพาความร้อนเป็นแรงขับเคลื่อนหลักของธรณีแปรสัณฐานในฉบับสุดท้ายของหนังสือของเขาในปี พ.ศ. 2462

อย่างไรก็ตาม ในบริบทของทฤษฎีแผ่นเปลือกโลก (ซึ่งได้รับการยอมรับมาตั้งแต่ ข้อเสนอ เรื่องการขยายตัวของพื้นทะเลของ Heezen, Hess, Dietz, Morley, Vine และ Matthews (ดูด้านล่าง) ในช่วงต้นทศวรรษ 1960) มีการเสนอว่าเปลือกโลกใต้มหาสมุทรเคลื่อนที่ไปพร้อมกับทวีป ซึ่งทำให้ข้อเสนอที่เกี่ยวข้องกับการหมุนของโลกต้องได้รับการพิจารณาใหม่ ในเอกสารทางวิชาการล่าสุด แรงขับเคลื่อนเหล่านี้ได้แก่:

1. แรงต้านน้ำขึ้นน้ำลงอันเนื่องมาจากแรงโน้มถ่วงที่ดวงจันทร์ (และดวงอาทิตย์ ) กระทำต่อเปลือกโลก^{[ 37 ]}
2. การเปลี่ยนแปลงรูปร่างโดยรวมของพื้นผิว โลก อันเนื่องมาจากการเคลื่อนตัวเล็กน้อยของขั้วการหมุนเมื่อเทียบกับเปลือกโลก
3. ผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของเปลือกโลกในระดับเล็กกว่านั้น เกิดจากการสั่นและการหมุนของโลกในช่วงเวลาที่สั้นกว่า

แรงที่มีขนาดเล็กและโดยทั่วไปแล้วแทบไม่มีผลกระทบ ได้แก่:

1. แรงโคริโอลิส^{[ 38 ] [ 39 ]}
2. แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางซึ่งถือเป็นการปรับเปลี่ยนแรงโน้มถ่วงเล็กน้อย^{[ 38 ] [ 39 ] : 249}

เพื่อให้กลไกเหล่านี้มีความถูกต้องโดยรวม ความสัมพันธ์ที่เป็นระบบควรมีอยู่ทั่วโลก ระหว่างการวางแนวและจลนศาสตร์ของการเปลี่ยนแปลงรูปร่าง และ ตาราง ละติจูดและลองจิจูด ทางภูมิศาสตร์ ของโลกเอง การศึกษาความสัมพันธ์ที่เป็นระบบในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 19 และครึ่งแรกของศตวรรษที่ 20 เน้นย้ำถึงสิ่งที่ตรงกันข้ามอย่างสิ้นเชิง นั่นคือ แผ่นเปลือกโลกไม่ได้เคลื่อนที่ไปตามเวลา ตารางการเปลี่ยนแปลงรูปร่างนั้นคงที่เมื่อเทียบกับเส้นศูนย์สูตรและแกนของโลก และแรงขับเคลื่อนจากแรงโน้มถ่วงโดยทั่วไปจะกระทำในแนวดิ่งและทำให้เกิดการเคลื่อนที่ในแนวนอนเฉพาะที่เท่านั้น (ทฤษฎีที่เรียกว่า "ทฤษฎีคงที่" ก่อนยุคแผ่นเปลือกโลก) ดังนั้น การศึกษาในภายหลัง (ที่กล่าวถึงด้านล่างในหน้านี้) จึงได้อ้างถึงความสัมพันธ์หลายอย่างที่ได้รับการยอมรับในช่วงก่อนยุคแผ่นเปลือกโลกเพื่อสนับสนุนทฤษฎีของพวกเขา (ดูบทวิจารณ์ของกลไกต่างๆ เหล่านี้ที่เกี่ยวข้องกับการหมุนของโลกในงานของ van Dijk และผู้ร่วมงาน) ^{[ 40 ]}

ในบรรดาแรงต่างๆ ที่กล่าวถึงข้างต้น แรงน้ำขึ้นน้ำลงยังคงเป็นที่ถกเถียงกันอย่างมากและได้รับการปกป้องในฐานะแรงขับเคลื่อนหลักที่เป็นไปได้ของแผ่นเปลือกโลก แรงอื่นๆ นั้นใช้เฉพาะในแบบจำลองธรณีพลศาสตร์ระดับโลกที่ไม่ได้ใช้แนวคิดแผ่นเปลือกโลก (ดังนั้นจึงอยู่นอกเหนือการอภิปรายที่กล่าวถึงในส่วนนี้) หรือเสนอให้เป็นการปรับเปลี่ยนเล็กน้อยภายในแบบจำลองแผ่นเปลือกโลกโดยรวม ในปี 1973 George W. Moore ^{[ 41 ]}จากUSGSและ RC Bostrom ^{[ 42 ]}ได้นำเสนอหลักฐานสำหรับการเคลื่อนตัวไปทางทิศตะวันตกโดยทั่วไปของชั้นหินแข็งของโลกเมื่อเทียบกับชั้นเนื้อโลก โดยพิจารณาจากความชันของเขตการมุดตัว (ลาดเอียงตื้นไปทางทิศตะวันออก ลาดเอียงชันไปทางทิศตะวันตก) พวกเขาสรุปว่าแรงน้ำขึ้นน้ำลง (ความล่าช้าของน้ำขึ้นน้ำลงหรือ "แรงเสียดทาน") ที่เกิดจากการหมุนของโลกและแรงที่กระทำต่อโลกโดยดวงจันทร์เป็นแรงขับเคลื่อนสำหรับแผ่นเปลือกโลก ขณะที่โลกหมุนไปทางทิศตะวันออกใต้ดวงจันทร์ แรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์จะดึงชั้นผิวโลกกลับไปทางทิศตะวันตกเล็กน้อย ดังที่อัลเฟรด เวเกเนอร์เสนอไว้ (ดูข้างต้น) ตั้งแต่ปี 1990 ทฤษฎีนี้ได้รับการสนับสนุนโดย Doglioni และเพื่อนร่วมงานเป็นหลัก ( Doglioni 1990 ) เช่น ในการศึกษาล่าสุดในปี 2006 ^{[ 43 ]}ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ได้ทบทวนและสนับสนุนแนวคิดเหล่านี้ มีการเสนอแนะในLovett (2006)ว่าการสังเกตนี้อาจอธิบายได้ว่าทำไมดาวศุกร์และดาวอังคารจึงไม่มีแผ่นเปลือกโลก เนื่องจากดาวศุกร์ไม่มีดวงจันทร์ และดวงจันทร์ของดาวอังคารมีขนาดเล็กเกินไปที่จะมีผลกระทบต่อดาวเคราะห์อย่างมีนัยสำคัญ ในบทความของ Torsvik et al. ^{[ 44 ]}ได้มีการเสนอแนะว่า ในทางกลับกัน สามารถสังเกตได้อย่างง่ายดายว่าแผ่นเปลือกโลกจำนวนมากกำลังเคลื่อนที่ไปทางเหนือและตะวันออก และการเคลื่อนที่ไปทางตะวันตกเป็นหลักของแอ่งมหาสมุทรแปซิฟิกเกิดจากความเอนเอียงไปทางตะวันออกของศูนย์กลางการแพร่กระจายของมหาสมุทรแปซิฟิก (ซึ่งไม่ใช่การแสดงออกที่คาดการณ์ไว้ของแรงจากดวงจันทร์ดังกล่าว) อย่างไรก็ตาม ในบทความเดียวกัน ผู้เขียนยอมรับว่า เมื่อเทียบกับเนื้อโลกชั้นล่าง มีองค์ประกอบไปทางตะวันตกเล็กน้อยในการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลกทั้งหมด พวกเขาแสดงให้เห็นว่าการเคลื่อนตัวไปทางตะวันตกที่เห็นได้เฉพาะในช่วง 30 ล้านปีที่ผ่านมานั้น เกิดจากการครอบงำที่เพิ่มขึ้นของแผ่นเปลือกโลกแปซิฟิกที่เติบโตและเร่งตัวขึ้นอย่างต่อเนื่อง การถกเถียงยังคงเปิดอยู่ และบทความในปี 2022 โดย Hofmeister et al. ^{[ 45 ]}ได้ฟื้นฟูแนวคิดเรื่องปฏิสัมพันธ์ระหว่างการหมุนของโลกและดวงจันทร์ในฐานะแรงขับเคลื่อนหลักสำหรับการเคลื่อนที่ของแผ่น เปลือกโลก

มีการเสนอว่าน้ำมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในธรณีแปรสัณฐานบนโลก^{[ 46 ] [ 47 ] [ 48 ]}

เวกเตอร์ของการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลกเป็นฟังก์ชันของแรงทั้งหมดที่กระทำต่อแผ่นเปลือกโลกนั้น อย่างไรก็ตาม ปัญหาอยู่ที่ว่าแต่ละกระบวนการมีส่วนช่วยในการเคลื่อนที่โดยรวมของแผ่นเปลือกโลกแต่ละแผ่นมากน้อยเพียงใด

ความหลากหลายของสภาพทางธรณีพลศาสตร์และคุณสมบัติของแต่ละแผ่นเปลือกโลกนั้นเกิดจากผลกระทบของกระบวนการต่างๆ ที่ขับเคลื่อนแต่ละแผ่นเปลือกโลกอย่างต่อเนื่อง วิธีหนึ่งในการแก้ปัญหานี้คือการพิจารณาอัตราสัมพัทธ์ของการเคลื่อนที่ของแต่ละแผ่นเปลือกโลก รวมถึงหลักฐานที่เกี่ยวข้องกับความสำคัญของแต่ละกระบวนการต่อแรงขับเคลื่อนโดยรวมของแผ่นเปลือกโลก

หนึ่งในความสัมพันธ์ที่สำคัญที่สุดที่ค้นพบจนถึงปัจจุบันคือ แผ่นเปลือกโลกที่ยึดติดกับแผ่นเปลือกโลกที่กำลังมุดตัวลง (subduction) เคลื่อนที่เร็วกว่าแผ่นเปลือกโลกประเภทอื่น ๆ มาก ตัวอย่างเช่น แผ่นเปลือกโลกแปซิฟิกนั้นถูกล้อมรอบด้วยเขตการมุดตัว (ที่เรียกว่า วงแหวนแห่งไฟ) และเคลื่อนที่เร็วกว่าแผ่นเปลือกโลกในแอ่งแอตแลนติก ซึ่งยึดติด (อาจกล่าวได้ว่า 'เชื่อมติด') กับทวีปที่อยู่ติดกันแทนที่จะเป็นแผ่นเปลือกโลกที่กำลังมุดตัวลง ดังนั้นจึงเชื่อกันว่าแรงที่เกี่ยวข้องกับแผ่นเปลือกโลกที่กำลังมุดตัวลง (แรงดึงของแผ่นเปลือกโลกและแรงดูดของแผ่นเปลือกโลก) เป็นแรงขับเคลื่อนที่กำหนดการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลก ยกเว้นแผ่นเปลือกโลกที่ไม่ได้กำลังมุดตัวลง^{[ 11 ]}อย่างไรก็ตาม มุมมองนี้ถูกหักล้างโดยการศึกษาล่าสุดที่พบว่าการเคลื่อนที่จริงของแผ่นแปซิฟิกและแผ่นอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับสันเขาแปซิฟิกตะวันออกไม่ได้สัมพันธ์กับแรงดึงแผ่นหรือแรงผลักแผ่นเป็นหลัก แต่สัมพันธ์กับการไหลขึ้นของเนื้อโลกที่แผ่กระจายในแนวนอนตามฐานของแผ่นต่างๆ ซึ่งผลักดันให้แผ่นเหล่านั้นเคลื่อนที่ไปข้างหน้าด้วยแรงดึงที่เกี่ยวข้องกับความหนืด^{[ 49 ]}แรงขับเคลื่อนของการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลกยังคงเป็นหัวข้อการวิจัยที่กำลังดำเนินอยู่ภายในสาขาธรณีฟิสิกส์และธรณีฟิสิกส์

การพัฒนาทฤษฎีแผ่นเปลือกโลกเป็นการเปลี่ยนแปลงทางวิทยาศาสตร์และวัฒนธรรมที่เกิดขึ้นในช่วงระยะเวลา 50 ปีของการถกเถียงทางวิทยาศาสตร์ เหตุการณ์การยอมรับนั้นถือเป็นการเปลี่ยนแปลงกระบวนทัศน์และสามารถจัดประเภทเป็นการปฏิวัติทางวิทยาศาสตร์ได้^{[ 50 ]}ซึ่ง ปัจจุบันเรียกว่าการปฏิวัติแผ่นเปลือกโลก

ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 นักทฤษฎีหลายคนพยายามอธิบายความต่อเนื่องทางภูมิศาสตร์ ธรณีวิทยา และชีววิทยาระหว่างทวีปต่างๆ แต่ไม่ประสบความสำเร็จ ในปี พ.ศ. 2455 อัลเฟรด เวเกเนอ ร์ นักอุตุนิยมวิทยา ได้อธิบายสิ่งที่เขาเรียกว่าการเคลื่อนตัวของทวีป ซึ่งเป็นแนวคิดที่พัฒนาไปสู่ทฤษฎีแผ่นเปลือกโลกสมัยใหม่ในอีก 50 ปีต่อมา^{[ 51 ]}

เวเกเนอร์ได้ขยายทฤษฎีของเขาในหนังสือThe Origin of Continents and Oceansใน ปี 1915 ^{[ 52 ]}โดยเริ่มต้นจากแนวคิด (ซึ่งเคยแสดงออกโดยผู้มาก่อน) ว่าทวีปในปัจจุบันเคยเป็นแผ่นดินผืนเดียว (ต่อมาเรียกว่าแพนเจีย ) เวเกเนอร์เสนอว่าแผ่นดินเหล่านี้แยกออกจากกันและลอยห่างออกจากกัน โดยเปรียบเทียบกับ "ภูเขาน้ำแข็ง" ที่มีความหนาแน่นต่ำลอยอยู่บนทะเลที่มีความหนาแน่น สูง กว่า^{[ 53 ] [ 54 ]}หลักฐานสนับสนุนแนวคิดนี้มาจากโครงร่างที่เชื่อมต่อกันของชายฝั่งตะวันออกของอเมริกาใต้และชายฝั่งตะวันตกของแอฟริกาที่อันโตนิโอ สไนเดอร์-เปллеกรินีวาดไว้บนแผนที่ของเขา และจากการจับคู่ของหินตามแนวขอบเหล่านี้ การยืนยันถึงลักษณะที่เคยต่อเนื่องกันมาก่อนยังมาจากพืชฟอสซิลGlossopterisและGangamopterisและสัตว์เลื้อยคลานคล้ายสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมLystrosaurusซึ่งกระจายอยู่ทั่วอเมริกาใต้ แอฟริกา แอนตาร์กติกา อินเดีย และออสเตรเลีย หลักฐานที่บ่งชี้ว่าทวีปเหล่านี้เคยเชื่อมต่อกันในอดีตนั้นปรากฏชัดเจนแก่บรรดานักธรณีวิทยาภาคสนามที่ทำงานในซีกโลกใต้อเล็กซ์ ดู ทอยต์ ชาวแอฟริกาใต้ ได้รวบรวมข้อมูลจำนวนมากไว้ในหนังสือOur Wandering Continents ที่ตีพิมพ์ในปี 1937 และก้าวไปไกลกว่าเวเกเนอร์ในการรับรู้ถึงความเชื่อมโยงที่แข็งแกร่งระหว่างชิ้นส่วน ของ ทวีป ก็อนด์วานา

งานของเวเกเนอร์ในตอนแรกไม่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวาง ส่วนหนึ่งเป็นเพราะขาดหลักฐานโดยละเอียด แต่ส่วนใหญ่เป็นเพราะขาดกลไกทางกายภาพที่สมเหตุสมผล โลกอาจมีเปลือกโลกและเนื้อโลกที่เป็นของแข็ง และแกนโลกที่เป็นของเหลว แต่ดูเหมือนจะไม่มีทางที่ส่วนต่างๆ ของเปลือกโลกจะเคลื่อนที่ไปมาได้ นักวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อเสียงหลายคนในสมัยนั้น เช่นฮาโรลด์ เจฟฟรีย์สและชาร์ลส์ ชูเชิร์ต ต่าง ก็วิพากษ์วิจารณ์ทฤษฎีการเคลื่อนตัวของทวีปอย่างเปิดเผย

แม้จะมีการคัดค้านมากมาย แต่แนวคิดเรื่องการเคลื่อนตัวของทวีปก็ได้รับการสนับสนุน และเกิดการถกเถียงกันอย่างดุเดือดระหว่าง "ผู้สนับสนุนทฤษฎีการเคลื่อนตัว" หรือ "ผู้เชื่อการเคลื่อนตัว" (ผู้เสนอทฤษฎี) และ "ผู้เชื่อการยึดติด" (ผู้คัดค้าน) ในช่วงทศวรรษ 1920, 1930 และ 1940 ฝ่ายแรกได้บรรลุเป้าหมายสำคัญโดยเสนอว่ากระแสการพาความร้อนอาจเป็นตัวขับเคลื่อนการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลก และการขยายตัวอาจเกิดขึ้นใต้ทะเลภายในเปลือกโลกมหาสมุทร แนวคิดที่ใกล้เคียงกับองค์ประกอบของธรณีแปรสัณฐานได้รับการเสนอโดยนักธรณีฟิสิกส์และนักธรณีวิทยา (ทั้งผู้เชื่อการยึดติดและผู้เชื่อการเคลื่อนตัว) เช่น Vening-Meinesz, Holmes และ Umbgrove ในปี 1941 Otto Ampfererได้อธิบายในสิ่งพิมพ์ของเขา "ความคิดเกี่ยวกับภาพยนตร์การเคลื่อนไหวของภูมิภาคแอตแลนติก" ^{[ 55 ]}กระบวนการที่คาดการณ์ถึงการขยายตัวของพื้นทะเลและการมุดตัว^{[ 56 ] [ 57 ]}หลักฐานทางธรณีฟิสิกส์ชิ้นแรกๆ ที่ใช้สนับสนุนการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลกมาจาก การศึกษา สนามแม่เหล็กโบราณโดยอาศัยข้อเท็จจริงที่ว่าหินที่มีอายุต่างกันแสดง ทิศทาง สนามแม่เหล็ก ที่แปรผันได้ ซึ่งได้รับการพิสูจน์โดยการศึกษาตั้งแต่กลางศตวรรษที่สิบเก้า ขั้วแม่เหล็กเหนือและใต้จะสลับกันเมื่อเวลาผ่านไป และที่สำคัญอย่างยิ่งในการศึกษาธรณีแปรสัณฐานโบราณ คือ ตำแหน่งสัมพัทธ์ของขั้วแม่เหล็กเหนือจะแปรผันไปตามเวลา ในช่วงแรกของครึ่งแรกของศตวรรษที่ยี่สิบ ปรากฏการณ์หลังนี้ได้รับการอธิบายโดยการแนะนำสิ่งที่เรียกว่า "การเคลื่อนตัวของขั้วโลก" (ดูการเคลื่อนตัวของขั้วโลกที่ปรากฏ ) (กล่าวคือ สันนิษฐานว่าตำแหน่งของขั้วโลกเหนือมีการเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา) อย่างไรก็ตาม คำอธิบายทางเลือกอีกประการหนึ่งคือ ทวีปต่างๆ ได้เคลื่อนที่ (เลื่อนและหมุน) สัมพันธ์กับขั้วโลกเหนือ และแต่ละทวีปก็แสดง "เส้นทางการเคลื่อนตัวของขั้วโลก" ของตนเอง ในช่วงปลายทศวรรษ 1950 มีการแสดงให้เห็นอย่างประสบความสำเร็จถึงสองครั้งว่าข้อมูลเหล่านี้สามารถแสดงความถูกต้องของการเคลื่อนตัวของทวีปได้ โดย Keith Runcorn ในบทความในปี 1956 ^{[ 58 ]}และโดย Warren Carey ในการประชุมสัมมนาที่จัดขึ้นในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2499 ^{[ 59 ]}

หลักฐานชิ้นที่สองที่สนับสนุนการเคลื่อนตัวของทวีปมาจากข้อมูลเกี่ยวกับการวัดความลึกของพื้นมหาสมุทรและลักษณะของเปลือกโลกใต้มหาสมุทร เช่น คุณสมบัติทางแม่เหล็ก และโดยทั่วไปแล้ว การพัฒนาธรณีวิทยาทางทะเล^{[ 60 ]}ซึ่งให้หลักฐานเกี่ยวกับความสัมพันธ์ของการขยายตัวของพื้นทะเลตามแนวสันกลางมหาสมุทรและการกลับทิศทางของสนามแม่เหล็กซึ่งตีพิมพ์ระหว่างปี 1959 ถึง 1963 โดย Heezen, Dietz, Hess, Mason, Vine & Matthews และ Morley ^{[ 61 ]}

ความก้าวหน้าพร้อมกันใน เทคนิคการสร้างภาพ แผ่นดินไหว ในช่วงแรก ในและรอบ ๆเขตวาดาติ-เบนิออฟตามร่องลึกที่ล้อมรอบขอบทวีปหลายแห่ง ควบคู่ไปกับการสังเกตการณ์ทางธรณีฟิสิกส์อื่น ๆ (เช่น การวัดแรงโน้มถ่วง) และธรณีวิทยาจำนวนมาก แสดงให้เห็นว่าเปลือกโลกใต้มหาสมุทรสามารถหายไปในเนื้อโลกได้อย่างไร ซึ่งเป็นกลไกในการรักษาสมดุลระหว่างการขยายตัวของแอ่งมหาสมุทรกับการหดตัวตามขอบของมัน

หลักฐานทั้งหมดนี้ ทั้งจากพื้นมหาสมุทรและจากขอบทวีป ทำให้เห็นได้ชัดเจนในช่วงประมาณปี 1965 ว่าการเคลื่อนตัวของทวีปนั้นเป็นไปได้ ทฤษฎีแผ่นเปลือกโลกได้รับการกำหนดขึ้นในชุดบทความระหว่างปี 1965 ถึง 1967 ทฤษฎีนี้ได้ปฏิวัติวงการวิทยาศาสตร์โลก โดยอธิบายปรากฏการณ์ทางธรณีวิทยาที่หลากหลายและนัยสำคัญของปรากฏการณ์เหล่านั้นในสาขาวิชาอื่นๆ เช่นธรณีวิทยาบรรพกาลและชีววิทยาบรรพกาล

ในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 และต้นศตวรรษที่ 20 นักธรณีวิทยาเชื่อว่าลักษณะทางธรณีวิทยาที่สำคัญของโลกนั้นคงที่ และลักษณะทางธรณีวิทยาส่วนใหญ่ เช่น การเกิดแอ่งและเทือกเขา สามารถอธิบายได้ด้วยการเคลื่อนที่ในแนวดิ่งของเปลือกโลก ซึ่งอธิบายไว้ในทฤษฎีที่เรียกว่าทฤษฎีธรณีแอ่ง (geosynclinal theory ) โดยทั่วไปแล้ว ทฤษฎีนี้ถูกนำเสนอในบริบทของโลกที่กำลังหดตัวเนื่องจากการสูญเสียความร้อนในช่วงเวลาทางธรณีวิทยาที่ค่อนข้างสั้น

มีการสังเกตตั้งแต่ปี ค.ศ. 1596 ว่าชายฝั่ง ตรงข้าม ของมหาสมุทรแอตแลนติก หรือกล่าวให้แม่นยำยิ่งขึ้นคือขอบของไหล่ทวีปมีรูปร่างคล้ายกันและดูเหมือนว่าครั้งหนึ่งเคยประกบกันได้^{[ 62 ]}

นับตั้งแต่นั้นมา มีการเสนอทฤษฎีมากมายเพื่ออธิบายความสมบูรณ์แบบที่เห็นได้ชัดนี้ แต่สมมติฐานของโลกที่เป็นของแข็งทำให้ข้อเสนอต่างๆ เหล่านี้ยากที่จะยอมรับได้^{[ 63 ]}

การค้นพบกัมมันตภาพรังสีและ คุณสมบัติ การให้ความร้อน ที่เกี่ยวข้อง ในปี พ.ศ. 2438 กระตุ้นให้มีการตรวจสอบอายุของโลกอีก ครั้ง ^{[ 64 ]}ก่อนหน้านี้อายุของโลกถูกประมาณโดยอัตราการเย็นตัวภายใต้สมมติฐานว่าพื้นผิวโลกแผ่รังสีเหมือนวัตถุดำ^{[ 65 ]}การคำนวณเหล่านั้นบ่งชี้ว่า แม้ว่าจะเริ่มต้นด้วยความร้อนสีแดงโลกก็จะลดลงมาถึงอุณหภูมิปัจจุบันในเวลาไม่กี่สิบล้านปี ด้วยความรู้เกี่ยวกับแหล่งความร้อนใหม่ นักวิทยาศาสตร์จึงตระหนักว่าโลกจะมีอายุมากกว่านั้นมาก และแกนกลางของโลกยังคงร้อนพอที่จะเป็นของเหลวได้

ภายในปี 1915 หลังจากที่ได้ตีพิมพ์บทความแรกในปี 1912 ^{[ 66 ]}อัลเฟรด เวเกเนอร์ ได้นำเสนอข้อโต้แย้งอย่างจริงจังเกี่ยวกับแนวคิดเรื่องการเคลื่อนตัวของทวีปในฉบับพิมพ์ครั้งแรกของ หนังสือ The Origin of Continents and Oceans [ ^{52 ] ใน}หนังสือเล่มนั้น (ซึ่งได้รับการตีพิมพ์ซ้ำถึงสี่ฉบับติดต่อกันจนถึงฉบับสุดท้ายในปี 1936) เขาได้สังเกตว่าชายฝั่งตะวันออกของอเมริกาใต้และชายฝั่งตะวันตกของแอฟริกาดูเหมือนว่าครั้งหนึ่งเคยเชื่อมต่อกัน เวเกเนอร์ไม่ใช่คนแรกที่สังเกตเห็นสิ่งนี้ ( อับราฮัม ออร์เทลิอุส, อันโตนิโอ สไนเดอร์-เปллеกรินี , เอดูอาร์ด ซูสส์ , โรแบร์ โต มันโตวานีและแฟรงค์ เบอร์สลีย์ เทย์เลอร์เป็นผู้มาก่อนหน้าเขา เป็นต้น) แต่เขาเป็นคนแรกที่รวบรวม หลักฐาน ฟอสซิล หลักฐานทางภูมิประเทศโบราณ และหลักฐานทางภูมิอากาศที่สำคัญเพื่อสนับสนุนข้อสังเกตง่ายๆ นี้ (และได้รับการสนับสนุนจากนักวิจัยเช่นอเล็กซ์ ดู ทอยต์ ) นอกจากนี้ เมื่อชั้น หิน บริเวณขอบทวีปที่แยกจากกันมีความคล้ายคลึงกันมาก แสดงว่าหินเหล่านั้นก่อตัวขึ้นในลักษณะเดียวกัน ซึ่งหมายความว่าเดิมทีทวีปเหล่านั้นเคยเชื่อมต่อกัน ตัวอย่างเช่น บางส่วนของสกอตแลนด์และไอร์แลนด์มีหินที่คล้ายคลึงกับหินที่พบในนิวฟาวนด์แลนด์และนิวบรันสวิก มาก ยิ่ง ไปกว่านั้นเทือกเขาคาเลโดเนียนในยุโรปและบางส่วนของเทือกเขาแอปปาเลเชียนในอเมริกาเหนือก็มีโครงสร้างและลักษณะทางธรณีวิทยาที่ คล้ายคลึงกันมาก

อย่างไรก็ตาม แนวคิดของเขาไม่ได้รับการยอมรับอย่างจริงจังจากนักธรณีวิทยาหลายคน ซึ่งชี้ให้เห็นว่าไม่มีกลไกที่ชัดเจนสำหรับการเคลื่อนตัวของทวีป โดยเฉพาะอย่างยิ่ง พวกเขาไม่เข้าใจว่าหินทวีปจะสามารถเคลื่อนที่ผ่านหินที่มีความหนาแน่นมากกว่าซึ่งประกอบเป็นเปลือกโลกมหาสมุทรได้อย่างไร เวเกเนอร์ไม่สามารถอธิบายแรงที่ขับเคลื่อนการเคลื่อนตัวของทวีปได้ และการพิสูจน์ความถูกต้องของเขาเกิดขึ้นหลังจากที่เขาเสียชีวิตในปี พ.ศ. 2473 ^{[ 67 ]}

เนื่องจากมีการสังเกตตั้งแต่แรกว่าถึงแม้จะ มี หินแกรนิตอยู่บนทวีป แต่พื้นทะเลกลับประกอบด้วยหินบะซอลต์ที่มีความหนาแน่นกว่า แนวคิดที่แพร่หลายในช่วงครึ่งแรกของศตวรรษที่ 20 จึงกล่าวว่ามีเปลือกโลกอยู่สองประเภท คือ "เซียล" (เปลือกโลกแบบทวีป) และ "ซีมา" (เปลือกโลกแบบมหาสมุทร) นอกจากนี้ ยังสันนิษฐานว่ามีชั้นหินแข็งอยู่ใต้ทวีป ดังนั้นจึงเห็นได้ชัดว่าชั้นหินบะซอลต์ (เซียล) อยู่ใต้ชั้นหินทวีป

อย่างไรก็ตาม จากความผิดปกติในการเบี่ยงเบนของเส้นดิ่งบริเวณเทือกเขาแอนดีสในเปรูปิแอร์ บูเกอร์ได้สรุปว่า ภูเขาที่มีความหนาแน่นน้อยกว่าจะต้องมีส่วนที่ยื่นลงไปในชั้นที่หนาแน่นกว่าด้านล่าง แนวคิดที่ว่าภูเขามี "ราก" ได้รับการยืนยันโดยจอร์จ บี. แอร์รีในอีกร้อยปีต่อมา ระหว่างการศึกษาแรงโน้มถ่วงของเทือกเขาหิมาลัยและการศึกษาทางแผ่นดินไหวได้ตรวจพบความแปรผันของความหนาแน่นที่สอดคล้องกัน ดังนั้น ในช่วงกลางทศวรรษ 1950 คำถามจึงยังคงไม่ได้รับการแก้ไขว่า รากของภูเขานั้นยึดติดอยู่กับหินบะซอลต์โดยรอบ หรือลอยอยู่บนนั้นเหมือนภูเขาน้ำแข็ง

ในช่วงศตวรรษที่ 20 การพัฒนาและการใช้งานเครื่องมือวัดแผ่นดินไหว เช่นเครื่องวัดแผ่นดินไหว มากขึ้น ทำให้นักวิทยาศาสตร์ได้เรียนรู้ว่าแผ่นดินไหวมีแนวโน้มที่จะกระจุกตัวอยู่ในพื้นที่เฉพาะ โดยเฉพาะอย่างยิ่งตามแนวร่องลึกในมหาสมุทรและสันเขาที่แผ่ขยายออกไป ในช่วงปลายทศวรรษที่ 1920 นักแผ่นดินไหววิทยาเริ่มระบุเขตแผ่นดินไหวที่โดดเด่นหลายแห่งที่ขนานกับร่องลึก ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะเอียง 40–60° จากแนวราบและขยายออกไปหลายร้อยกิโลเมตรในโลก เขตเหล่านี้ต่อมาเป็นที่รู้จักกันในชื่อเขตวาดาติ-เบนิอฟฟ์ หรือเรียกง่ายๆ ว่าเขตเบนิอฟฟ์ เพื่อเป็นเกียรติแก่นักแผ่นดินไหววิทยาที่ค้นพบเขตเหล่านี้เป็นครั้งแรก ได้แก่คิโย วาดาติจากประเทศญี่ปุ่น และฮูโก เบนิอฟฟ์จากสหรัฐอเมริกา การศึกษาแผ่นดินไหวทั่วโลกก้าวหน้าไปมากในช่วงทศวรรษที่ 1960 ด้วยการจัดตั้งเครือข่ายเครื่องวัดแผ่นดินไหวมาตรฐานทั่วโลก (WWSSN) ^{[ 68 ]}เพื่อตรวจสอบการปฏิบัติตามสนธิสัญญาปี 1963 ที่ห้ามการทดสอบอาวุธนิวเคลียร์เหนือพื้นดิน ข้อมูลที่ได้รับการปรับปรุงอย่างมากจากเครื่องมือ WWSSN ช่วยให้นักแผ่นดินไหววิทยา สามารถกำหนดเขตที่มีการเกิดแผ่นดินไหวถี่ทั่วโลกได้อย่างแม่นยำ

ในขณะเดียวกัน การถกเถียงก็เกิดขึ้นเกี่ยวกับปรากฏการณ์การเคลื่อนตัวของขั้วโลก นับตั้งแต่การถกเถียงในช่วงแรกเกี่ยวกับการเคลื่อนตัวของทวีป นักวิทยาศาสตร์ได้อภิปรายและใช้หลักฐานว่าการเคลื่อนตัวของขั้วโลกเกิดขึ้นเนื่องจากทวีปต่างๆ ดูเหมือนจะเคลื่อนผ่านเขตภูมิอากาศที่แตกต่างกันในอดีต ยิ่งไปกว่านั้น ข้อมูลทางธรณีแม่เหล็กโบราณแสดงให้เห็นว่าขั้วแม่เหล็กก็มีการเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลาเช่นกัน หากให้เหตุผลในทางตรงกันข้าม ทวีปต่างๆ อาจเคลื่อนตัวและหมุนไป ในขณะที่ขั้วยังคงอยู่กับที่ หลักฐานการเคลื่อนตัวของขั้วแม่เหล็กถูกนำมาใช้เพื่อสนับสนุนการเคลื่อนที่ของทวีปเป็นครั้งแรกในบทความของKeith Runcornในปี 1956 ^{[ 58 ]}และบทความต่อมาของเขาและนักเรียนของเขาTed Irving (ซึ่งเป็นคนแรกที่เชื่อมั่นว่าธรณีแม่เหล็กโบราณสนับสนุนการเคลื่อนตัวของทวีป) และ Ken Creer

ตามมาด้วยการประชุมสัมมนาเรื่องการเคลื่อนตัวของทวีปในแทสเมเนียในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2499 ซึ่งจัดโดยS. Warren Careyผู้ซึ่งเป็นหนึ่งในผู้สนับสนุนและส่งเสริมทฤษฎีการเคลื่อนตัวของทวีปมาตั้งแต่ทศวรรษที่ 1930 ^{[ 69 ]}ในระหว่างการประชุมสัมมนานี้ ผู้เข้าร่วมบางคนได้ใช้หลักฐานในทฤษฎีการขยายตัวของเปลือกโลกซึ่งเป็นทฤษฎีที่นักวิจัยคนอื่นๆ ได้เสนอไว้เมื่อหลายทศวรรษก่อน ในสมมติฐานนี้ การเคลื่อนตัวของทวีปต่างๆ อธิบายได้จากการเพิ่มขึ้นอย่างมากของขนาดของโลกนับตั้งแต่การก่อตัว อย่างไรก็ตาม แม้ว่าทฤษฎีนี้ยังคงมีผู้สนับสนุนในวงการวิทยาศาสตร์ แต่โดยทั่วไปแล้วถือว่าไม่น่าพอใจ เนื่องจากไม่มีกลไกที่น่าเชื่อถือที่จะทำให้เกิดการขยายตัวของโลกอย่างมีนัยสำคัญ งานวิจัยอื่นๆ ในช่วงหลายปีต่อมาจะแสดงให้เห็นว่าหลักฐานสนับสนุนการเคลื่อนตัวของทวีปบนโลกที่มีรัศมีคงที่เช่นกัน

ในช่วงทศวรรษ 1930 จนถึงปลายทศวรรษ 1950 ผลงานของVening-Meinesz , Holmes, Umbgroveและคนอื่นๆ อีกมากมายได้วางโครงร่างแนวคิดที่ใกล้เคียงหรือเกือบจะเหมือนกับทฤษฎีแผ่นเปลือกโลกสมัยใหม่ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง นักธรณีวิทยาชาวอังกฤษArthur Holmesได้เสนอในปี 1920 ว่าจุดเชื่อมต่อของแผ่นเปลือกโลกอาจอยู่ใต้ทะเลและในปี 1928 ว่ากระแสการพาความร้อนภายในเนื้อโลกอาจเป็นแรงขับเคลื่อน^{[ 70 ]}บ่อยครั้งที่ผลงานเหล่านี้ถูกลืมเลือนไปเพราะ:

• ในเวลานั้น ทฤษฎีการเคลื่อนตัวของแผ่นทวีปยังไม่เป็นที่ยอมรับ
• แนวคิดบางส่วนเหล่านี้ถูกนำมาอภิปรายในบริบทของแนวคิดโลกคงที่ที่ถูกละทิ้งไปแล้ว ซึ่งได้แก่โลกที่เปลี่ยนรูปร่างโดยปราศจากการเคลื่อนตัวของทวีปหรือการขยายตัวของโลก
• ผลงานเหล่านั้นได้รับการตีพิมพ์ในช่วงที่เกิดความไม่มั่นคงทางการเมืองและเศรษฐกิจอย่างรุนแรง ซึ่งเป็นอุปสรรคต่อการสื่อสารทางวิทยาศาสตร์
• งานวิจัยจำนวนมากได้รับการตีพิมพ์โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวยุโรป และในตอนแรกไม่ได้รับการกล่าวถึงหรือได้รับเครดิตเพียงเล็กน้อยในเอกสารเกี่ยวกับการขยายตัวของพื้นทะเลที่ตีพิมพ์โดยนักวิจัยชาวอเมริกันในช่วงทศวรรษ 1960

ในปี พ.ศ. 2490 ทีมนักวิทยาศาสตร์ที่นำโดยมอริซ อีวิงได้ใช้ เรือวิจัยแอตแลน ติสของสถาบันสมุทรศาสตร์วูดส์โฮลและเครื่องมือต่างๆ เพื่อยืนยันการมีอยู่ของเนินสูงในมหาสมุทรแอตแลนติกตอนกลาง และพบว่าพื้นทะเลใต้ชั้นตะกอนประกอบด้วยหินบะซอลต์ ไม่ใช่หินแกรนิตซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักของทวีป นอกจากนี้พวกเขายังพบว่าเปลือกโลกมหาสมุทรบางกว่าเปลือกโลกทวีปมาก การค้นพบใหม่ทั้งหมดนี้ก่อให้เกิดคำถามที่สำคัญและน่าสนใจ^{[ 71 ]}

ข้อมูลใหม่ที่รวบรวมเกี่ยวกับแอ่งมหาสมุทรยังแสดงลักษณะเฉพาะบางประการเกี่ยวกับความลึกของน้ำ ผลลัพธ์สำคัญประการหนึ่งของชุดข้อมูลเหล่านี้คือ การตรวจพบระบบสันกลางมหาสมุทรทั่วโลก ข้อสรุปที่สำคัญคือ มีการสร้างพื้นมหาสมุทรใหม่ขึ้นตามระบบนี้ ซึ่งนำไปสู่แนวคิดของ "รอยแยก โลกขนาดใหญ่" ⁽ Great Global Rift ) เรื่องนี้ได้รับการอธิบายไว้ในบทความสำคัญของBruce Heezen (1960) โดยอิงจากงานของเขากับMarie Tharp [ ^{72 ]}ซึ่งจะก่อให้เกิดการปฏิวัติทางความคิดอย่างแท้จริง ผลที่ตามมาอย่างลึกซึ้งของการขยายตัวของพื้นทะเลคือ เปลือกโลกใหม่ถูกสร้างขึ้นอย่างต่อเนื่องตามแนวสันกลางมหาสมุทร ด้วยเหตุนี้ Heezen จึงสนับสนุนสมมติฐานที่เรียกว่า " โลกขยายตัว " ของ S. Warren Carey (ดูข้างต้น) ดังนั้น คำถามจึงยังคงอยู่ว่า เปลือกโลกใหม่สามารถถูกเพิ่มเข้าไปอย่างต่อเนื่องตามแนวสันกลางมหาสมุทรได้อย่างไรโดยไม่ทำให้ขนาดของโลกเพิ่มขึ้น ในความเป็นจริง คำถามนี้ได้รับการแก้ไขแล้วโดยนักวิทยาศาสตร์จำนวนมากในช่วงทศวรรษ 1940 และ 1950 เช่น อาร์เธอร์ โฮล์มส์, เวนนิง-ไมเนสซ์, โคตส์ และอีกหลายคน: เปลือกโลกส่วนเกินหายไปตามสิ่งที่เรียกว่าร่องลึกในมหาสมุทร ซึ่งเป็นบริเวณที่เกิดปรากฏการณ์ "การมุดตัว" ดังนั้น เมื่อนักวิทยาศาสตร์หลายคนในช่วงต้นทศวรรษ 1960 เริ่มใช้ข้อมูลที่มีอยู่เกี่ยวกับพื้นมหาสมุทรมาวิเคราะห์ ทฤษฎีจึงค่อยๆ สมบูรณ์ขึ้นอย่างรวดเร็ว

คำถามนี้ดึงดูดความสนใจของHarry Hammond Hess นักธรณีวิทยา จากมหาวิทยาลัยพรินซ์ตันและพลเรือตรีสำรองแห่งกองทัพเรือ และRobert S. Dietzนักวิทยาศาสตร์จากหน่วยสำรวจชายฝั่งและธรณีวิทยาของสหรัฐอเมริกาซึ่งเป็นผู้บัญญัติศัพท์คำว่า " การแผ่ขยายของพื้นทะเล " Dietz และ Hess (คนแรกตีพิมพ์แนวคิดเดียวกันนี้เมื่อหนึ่งปีก่อนหน้าในNature [ ^{73 ]}แต่สิทธิ์ในการตีพิมพ์เป็นของ Hess ซึ่งได้เผยแพร่ต้นฉบับบทความปี 1962 ที่ยังไม่ได้รับการตีพิมพ์ภายในปี 1960) ^{[ 74 ] อยู่ในกลุ่มคนจำนวนน้อยที่เข้าใจถึงนัยสำคัญในวงกว้างของการแผ่ขยายของพื้นทะเล และในที่สุดมันจะสอดคล้องกับแนวคิดที่ไม่เป็นที่ยอมรับและไม่เป็นทางการในขณะนั้นเกี่ยวกับ การ}เคลื่อนตัวของทวีป และแบบจำลองที่สง่างามและเคลื่อนที่ได้ซึ่งเสนอโดยนักวิจัยรุ่นก่อนๆ เช่น Holmes

ในปีเดียวกันนั้นRobert R. Coatsจากสำนักงานสำรวจทางธรณีวิทยาแห่งสหรัฐอเมริกาได้อธิบายลักษณะสำคัญของ การมุดตัว ของแนวเกาะในหมู่เกาะอะลูเชียน [ ^{75 ] แม้ว่า}บทความของเขาจะไม่ได้รับความสนใจมากนัก (และบางครั้งก็ถูกเยาะเย้ย) ในขณะนั้น แต่ต่อมาก็ได้รับการยกย่องว่าเป็น "บทความสำคัญ" และ "มองการณ์ไกล" ในความเป็นจริงแล้ว บทความนี้แสดงให้เห็นว่างานของนักวิทยาศาสตร์ชาวยุโรปเกี่ยวกับแนวเกาะและเทือกเขาที่ดำเนินการและตีพิมพ์ในช่วงทศวรรษ 1930 จนถึงทศวรรษ 1950 ได้ถูกนำไปประยุกต์ใช้และได้รับการยอมรับในสหรัฐอเมริกาด้วย

หากเปลือกโลกกำลังขยายตัวไปตามสันเขาใต้มหาสมุทร เฮสส์และดีทซ์ก็ให้เหตุผลเช่นเดียวกับโฮล์มส์และคนอื่นๆ ก่อนหน้าพวกเขาว่า เปลือกโลกจะต้องหดตัวลงในที่อื่นๆ เฮสส์เดินตามรอยฮีเซน โดยเสนอว่าเปลือกโลกใต้มหาสมุทรใหม่จะแผ่ขยายออกไปจากสันเขาอย่างต่อเนื่องในลักษณะคล้ายสายพานลำเลียง และโดยใช้แนวคิดเชิงการเคลื่อนที่ที่พัฒนาขึ้นก่อนหน้านี้ เขาสรุปได้อย่างถูกต้องว่าหลายล้านปีต่อมา เปลือกโลกใต้มหาสมุทรจะค่อยๆ จมลงไปตามขอบทวีป ซึ่งเป็นที่ที่เกิดร่องลึกใต้มหาสมุทร—หุบเขาแคบและลึกมาก—เช่น ตามขอบของแอ่งมหาสมุทรแปซิฟิกขั้นตอนสำคัญที่เฮสส์ทำคือ กระแสการพาความร้อนจะเป็นแรงขับเคลื่อนในกระบวนการนี้ ทำให้ได้ข้อสรุปเดียวกันกับที่โฮล์มส์ได้เมื่อหลายสิบปีก่อน โดยมีข้อแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือ การบางลงของเปลือกโลกใต้มหาสมุทรนั้นเกิดขึ้นโดยใช้กลไกการแผ่ขยายไปตามสันเขาของฮีเซน ดังนั้น เฮสส์จึงสรุปได้ว่ามหาสมุทรแอตแลนติกกำลังขยายตัวในขณะที่มหาสมุทรแปซิฟิกกำลังหดตัวลง เมื่อเปลือกโลกมหาสมุทรเก่าถูก "กลืนกิน" ในร่องลึก (เช่นเดียวกับโฮล์มส์และคนอื่นๆ เขาคิดว่ากระบวนการนี้เกิดขึ้นจากการหนาตัวขึ้นของแผ่นเปลือกโลกภาคพื้นทวีป ไม่ใช่จากการมุดตัวลงไปในชั้นแมนเทิลในระดับที่ใหญ่กว่าอย่างที่เข้าใจกันในภายหลัง) แมกมาใหม่ก็จะผุดขึ้นมาและปะทุขึ้นตามสันเขาที่กำลังขยายตัวเพื่อก่อตัวเป็นเปลือกโลกใหม่ ในทางปฏิบัติแล้ว แอ่งมหาสมุทรจึงถูก "นำกลับมาใช้ใหม่" อย่างต่อเนื่อง โดยการก่อตัวของเปลือกโลกใหม่และการทำลายแผ่นเปลือกโลกมหาสมุทรเก่าเกิดขึ้นพร้อมกัน ดังนั้น แนวคิดเรื่องการเคลื่อนที่แบบใหม่จึงอธิบายได้อย่างชัดเจนว่าทำไมโลกจึงไม่ขยายใหญ่ขึ้นจากการขยายตัวของพื้นทะเล ทำไมจึงมีการสะสมของตะกอนบนพื้นมหาสมุทรน้อยมาก และทำไมหินในมหาสมุทรจึงมีอายุน้อยกว่าหินบนทวีปมาก

ตั้งแต่ทศวรรษ 1950 เป็นต้นมา นักวิทยาศาสตร์อย่างวิกเตอร์ วาเคียร์ได้ใช้เครื่องมือวัดสนามแม่เหล็ก ( แมกเนโตมิเตอร์ ) ที่ดัดแปลงมาจากอุปกรณ์บนเครื่องบินที่พัฒนาขึ้นในช่วงสงครามโลกครั้งที่สองเพื่อตรวจจับเรือดำน้ำ และเริ่มสังเกตเห็นความแปรผันของสนามแม่เหล็กที่ผิดปกติทั่วพื้นมหาสมุทร การค้นพบนี้แม้จะไม่คาดคิด แต่ก็ไม่น่าแปลกใจนัก เพราะเป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่า หิน บะซอลต์ซึ่งเป็นหินภูเขาไฟที่มีธาตุเหล็กสูงและเป็นส่วนประกอบของพื้นมหาสมุทรนั้น มีแร่แม่เหล็กแรงสูง ( แมกเนไทต์ ) และสามารถทำให้การอ่านค่าเข็มทิศผิดเพี้ยนได้ในบางพื้นที่ การผิดเพี้ยนนี้ได้รับการรับรู้โดยนักเดินเรือชาวไอซ์แลนด์ตั้งแต่ปลายศตวรรษที่ 18 แล้ว ที่สำคัญกว่านั้น เนื่องจากแมกเนไทต์ทำให้หินบะซอลต์มีคุณสมบัติทางแม่เหล็กที่วัดได้ ความแปรผันของสนามแม่เหล็กที่ค้นพบใหม่เหล่านี้จึงเป็นอีกวิธีหนึ่งในการศึกษาพื้นมหาสมุทรลึก เมื่อหินที่ก่อตัวขึ้นใหม่เย็นตัวลง วัสดุแม่เหล็กดังกล่าวจะบันทึกสนามแม่เหล็กโลกในขณะนั้นไว้

เมื่อมีการทำแผนที่พื้นทะเลมากขึ้นเรื่อยๆ ในช่วงทศวรรษ 1950 พบว่าความแปรผันของสนามแม่เหล็กไม่ได้เป็นการเกิดขึ้นแบบสุ่มหรือแยกเดี่ยว แต่กลับเผยให้เห็นรูปแบบที่สามารถจดจำได้ เมื่อทำแผนที่รูปแบบสนามแม่เหล็กเหล่านี้ในพื้นที่กว้าง พื้นมหาสมุทรก็แสดง รูปแบบคล้าย ม้าลายคือมีแถบหนึ่งที่มีขั้วปกติ และแถบที่อยู่ติดกันมีขั้วกลับด้าน รูปแบบโดยรวมที่กำหนดโดยแถบสลับกันของหินที่มีขั้วปกติและขั้วกลับด้านนี้ กลายเป็นที่รู้จักในชื่อแถบแม่เหล็ก และได้รับการตีพิมพ์โดยRon G. Masonและเพื่อนร่วมงานในปี 1961 ซึ่งอย่างไรก็ตาม พวกเขาไม่พบคำอธิบายสำหรับข้อมูลเหล่านี้ในแง่ของการขยายตัวของพื้นทะเล เช่นเดียวกับ Vine, Matthews และ Morley ในอีกไม่กี่ปีต่อมา^{[ 76 ]}

การค้นพบแถบแม่เหล็กทำให้เกิดความต้องการคำอธิบาย ในช่วงต้นทศวรรษ 1960 นักวิทยาศาสตร์อย่างฮีเซน เฮส และดีทซ์ เริ่มตั้งทฤษฎีว่าสันกลางมหาสมุทรเป็นบริเวณที่มีโครงสร้างอ่อนแอ ซึ่งพื้นมหาสมุทรถูกฉีกขาดออกเป็นสองส่วนตามแนวยาวไปตามสันเขา (ดูย่อหน้าก่อนหน้า) แมก มาใหม่ จากใต้พื้นโลกจะไหลขึ้นมาผ่านบริเวณที่อ่อนแอเหล่านี้ได้ง่าย และในที่สุดก็จะปะทุขึ้นตามสันเขาเพื่อสร้างเปลือกโลกใต้มหาสมุทรใหม่ กระบวนการนี้ในตอนแรกเรียกว่า "สมมติฐานสายพานลำเลียง" และต่อมาเรียกว่าการขยายตัวของพื้นทะเล ซึ่งดำเนินมาเป็นเวลาหลายล้านปี ยังคงสร้างพื้นมหาสมุทรใหม่ทั่วทั้งระบบสันกลางมหาสมุทรที่มีความยาว 50,000 กิโลเมตร

เพียงสี่ปีหลังจากที่แผนที่ที่มี "รูปแบบลายม้าลาย" ของแถบแม่เหล็กได้รับการตีพิมพ์ การเชื่อมโยงระหว่างการขยายตัวของพื้นทะเลและรูปแบบเหล่านี้ได้รับการยอมรับโดยอิสระโดยLawrence MorleyและโดยFred VineและDrummond Matthewsในปี 1963 ^{[ 77 ]} ( สมมติฐาน Vine–Matthews–Morley ) สมมติฐานนี้เชื่อมโยงรูปแบบเหล่านี้กับการกลับทิศทางของสนามแม่เหล็กโลกและได้รับการสนับสนุนจากหลักฐานหลายประการ: ^{[ 78 ]}

1. ริ้วลายมีความสมมาตรกันรอบสันเขาใต้มหาสมุทร บริเวณหรือใกล้กับสันเขา หินมีอายุน้อยมาก และจะค่อยๆ มีอายุมากขึ้นเมื่อห่างออกไปจากสันเขา
2. หินที่อายุน้อยที่สุดบริเวณสันเขาจะมีขั้วแม่เหล็กแบบปัจจุบัน (ปกติ) เสมอ
3. แนวหินที่ขนานกับสันเขาสลับขั้วแม่เหล็กกัน (ปกติ-กลับขั้ว-ปกติ เป็นต้น) บ่งชี้ว่าแนวหินเหล่านี้ก่อตัวขึ้นในยุคสมัยที่แตกต่างกัน ซึ่งบันทึกเหตุการณ์ปกติและการกลับขั้วของสนามแม่เหล็กโลก (ซึ่งทราบอยู่แล้วจากการศึกษาอิสระ)

ด้วยการอธิบายทั้งแถบแม่เหล็กคล้ายม้าลายและการก่อตัวของระบบสันกลางมหาสมุทร สมมติฐานการขยายตัวของพื้นทะเล (SFS) จึงได้รับการยอมรับอย่างรวดเร็วและเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญอีกประการหนึ่งในการพัฒนาทฤษฎีแผ่นเปลือกโลก นอกจากนี้ เปลือกโลกใต้มหาสมุทรยังได้รับการยอมรับว่าเป็น "เครื่องบันทึก" ตามธรรมชาติของประวัติการกลับทิศของสนามแม่เหล็กโลก (GMFR) มีการศึกษาอย่างกว้างขวางเกี่ยวกับการปรับเทียบรูปแบบการกลับทิศปกติในเปลือกโลกใต้มหาสมุทรในด้านหนึ่ง และช่วงเวลาที่ทราบจากอายุของชั้นหินบะซอลต์ในลำดับชั้นตะกอน ( ธรณีวิทยาแม่เหล็ก ) ในอีกด้านหนึ่ง เพื่อให้ได้มาซึ่งการประมาณอัตราการขยายตัวในอดีตและการสร้างแผ่น เปลือกโลกขึ้นใหม่

หลังจากพิจารณาปัจจัยต่างๆ เหล่านี้แล้ว ทฤษฎีแผ่นเปลือกโลก (หรือที่เรียกกันในตอนแรกว่า "ทฤษฎีแผ่นเปลือกโลกแนวใหม่") ก็ได้รับการยอมรับอย่างรวดเร็ว และมีบทความจำนวนมากตามมาเพื่ออธิบายแนวคิดเหล่านี้:

• ในปี พ.ศ. 2508 Tuzo Wilsonซึ่งเป็นผู้ส่งเสริมสมมติฐานการขยายตัวของพื้นทะเลและการเคลื่อนตัวของทวีปตั้งแต่แรกเริ่ม^{[ 79 ]}ได้เพิ่มแนวคิดของรอยเลื่อนแปลงสภาพเข้าไปในแบบจำลอง ทำให้ประเภทของรอยเลื่อนที่จำเป็นต่อการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลกสมบูรณ์^{[ 80 ]}
• ในปี 1965 มีการจัดประชุมสัมมนาเรื่องการเคลื่อนตัวของทวีปขึ้นที่ราชสมาคมแห่งลอนดอน ซึ่งถือได้ว่าเป็นจุดเริ่มต้นอย่างเป็นทางการของการยอมรับทฤษฎีแผ่นเปลือกโลกโดยชุมชนวิทยาศาสตร์ และบทคัดย่อของการประชุมนี้ได้ถูกตีพิมพ์ในชื่อBlackett, Bullard & Runcorn (1965)ในการประชุมสัมมนานี้เอ็ดเวิร์ด บุลลาร์ดและคณะได้แสดงให้เห็นด้วยการคำนวณด้วยคอมพิวเตอร์ว่าทวีปต่างๆ ที่อยู่ตามแนวชายฝั่งทั้งสองฝั่งของมหาสมุทรแอตแลนติกจะวางตัวเข้ากันได้ดีที่สุดอย่างไรเพื่อปิดมหาสมุทร ซึ่งต่อมาเป็นที่รู้จักกันในชื่อ "การวางตัวเข้ากันได้ของบุลลาร์ด" (Bullard's Fit)
• ในปี พ.ศ. 2509 วิลสันได้ตีพิมพ์บทความที่อ้างอิงถึงการสร้างแบบจำลองแผ่นเปลือกโลกก่อนหน้านี้ โดยนำเสนอแนวคิดที่ต่อมาเป็นที่รู้จักในชื่อ " วัฏจักรวิลสัน " ^{[ 81 ]}
• เมื่อปี พ.ศ. 2510 ในการประชุมของAmerican Geophysical Union W. Jason Morganได้เสนอว่าพื้นผิวโลกประกอบด้วยแผ่นเปลือกโลกแข็ง 12 แผ่นที่เคลื่อนที่สัมพันธ์กัน^{[ 82 ]}
• สองเดือนต่อมาXavier Le Pichonได้เผยแพร่แบบจำลองที่สมบูรณ์โดยอิงจากแผ่นเปลือกโลกหลักหกแผ่นพร้อมการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ ซึ่งถือเป็นการยอมรับขั้นสุดท้ายของชุมชนวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับทฤษฎีแผ่นเปลือกโลก^{[ 83 ]}
• ในปีเดียวกันนั้นMcKenzieและParkerได้นำเสนอแบบจำลองที่คล้ายกับของ Morgan โดยใช้การแปลและการหมุนบนทรงกลมเพื่อกำหนดการเคลื่อนที่ของแผ่น^{[ 84 ]}
• นับจากนั้นเป็นต้นมา การอภิปรายได้มุ่งเน้นไปที่บทบาทสัมพัทธ์ของแรงที่ขับเคลื่อนแผ่นเปลือกโลก เพื่อพัฒนาจากแนวคิดเชิงจลนศาสตร์ไปสู่ทฤษฎีเชิงพลศาสตร์^{[ 85 ]}ในขั้นต้น แนวคิดเหล่านี้มุ่งเน้นไปที่การพาความร้อนของเนื้อโลก ตามรอยของ A. Holmes และยังได้นำเสนอความสำคัญของแรงดึงดูดของแผ่นเปลือกโลกที่มุดตัวลงไปใต้พื้นโลกผ่านผลงานของ Elsasser, Solomon, Sleep, Uyeda และ Turcotte ผู้เขียนคนอื่นๆ ได้กล่าวถึงแรงขับเคลื่อนภายนอกเนื่องจากแรงดึงจากกระแสน้ำขึ้นลงของดวงจันทร์และวัตถุทางดาราศาสตร์อื่นๆ และโดยเฉพาะอย่างยิ่งตั้งแต่ปี 2000 เป็นต้นมา ด้วยการเกิดขึ้นของแบบจำลองทางคอมพิวเตอร์ที่จำลองพฤติกรรมของเนื้อโลกได้ถึงลำดับแรก^{[ 86 ] [ 87 ]}ตามแนวคิดที่เป็นเอกภาพแบบเก่าของ van Bemmelen ผู้เขียนได้ประเมินบทบาทสำคัญของพลศาสตร์ของเนื้อโลกอีกครั้ง^{[ 88 ]}

ตามสมมติฐานที่เสนอโดย Robert Stern และ Taras Gerya ธรณีแปรสัณฐานเป็นเกณฑ์ที่จำเป็นสำหรับดาวเคราะห์ที่จะสามารถดำรงชีวิตที่ซับซ้อนได้ เนื่องจากบทบาทของธรณีแปรสัณฐานในการควบคุมวัฏจักรคาร์บอน^{[ 89 ]}

ทฤษฎีการเคลื่อนตัวของทวีปช่วยให้นักชีวภูมิศาสตร์อธิบาย การกระจายตัวทาง ชีวภูมิศาสตร์ ที่ไม่ต่อเนื่อง ของสิ่งมีชีวิตในปัจจุบันที่พบในทวีปต่างๆ แต่มีบรรพบุรุษที่คล้ายคลึงกัน^{[ 90 ]}

การสร้างแบบจำลองขึ้นใหม่ใช้เพื่อกำหนดการจัดเรียงตัวของแผ่นเปลือกโลกในอดีต (และอนาคต) ซึ่งช่วยในการกำหนดรูปร่างและองค์ประกอบของมหาทวีปโบราณ และเป็นพื้นฐานสำหรับภูมิศาสตร์บรรพกาล

ขอบเขตแผ่นเปลือกโลกที่ใช้งานอยู่จะถูกกำหนดโดยการเกิดแผ่นดินไหว^{[ 91 ]}ขอบเขตแผ่นเปลือกโลกในอดีตภายในแผ่นเปลือกโลกที่มีอยู่จะถูกระบุจากหลักฐานที่หลากหลาย เช่น การมีอยู่ของโอฟิโอไลต์ซึ่งบ่งชี้ถึงมหาสมุทรที่หายไป^{[ 92 ]}

ช่วงเวลาของการเกิดขึ้นของแผ่นเปลือกโลกบนโลกเป็นหัวข้อที่มีการถกเถียงกันอย่างมาก โดยเวลาที่ประมาณการไว้นั้นแตกต่างกันอย่างมากระหว่างนักวิจัย ครอบคลุมถึง 85% ของประวัติศาสตร์โลก^{[ 93 ]}ผู้เขียนบางคนเสนอว่าอย่างน้อยในช่วง ยุค อาร์เคียน (ประมาณ 4-2.5 พันล้านปีก่อน) เนื้อโลกอุ่นกว่าปัจจุบันระหว่าง 100 ถึง 250 องศาเซลเซียส ซึ่งคิดว่าไม่สอดคล้องกับแผ่นเปลือกโลกแบบสมัยใหม่ และโลกอาจมีฝาปิดที่หยุดนิ่งหรือระบอบอื่นๆ ลักษณะ ที่เป็นเฟลซิก มากขึ้น ของหินที่ได้รับการอนุรักษ์ไว้ระหว่าง 3 ถึง 2.5 พันล้านปีก่อนบ่งชี้ว่าเขตการมุดตัวได้เกิดขึ้นแล้วในช่วงเวลานี้ โดยเซอร์คอนที่ได้รับการอนุรักษ์ไว้บ่งชี้ว่าการมุดตัวอาจเริ่มต้นเร็วที่สุดเมื่อ 3.8 พันล้านปีก่อน เขตการมุดตัวในช่วงแรกดูเหมือนจะเป็นชั่วคราวและจำกัด แต่ในระดับใดนั้นยังเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ มีการเสนอว่าแผ่นเปลือกโลกสมัยใหม่เกิดขึ้นเมื่ออย่างน้อย 2.2 พันล้านปีก่อน พร้อมกับการก่อตัวของมหาทวีปโคลัมเบียที่ได้รับการยอมรับเป็นครั้งแรก แม้ว่าผู้เขียนบางคนจะเสนอว่าแผ่นเปลือกโลกแบบสมัยใหม่ไม่ได้ปรากฏขึ้นจนกระทั่ง 800 ล้านปีก่อน โดยพิจารณาจากการปรากฏตัวช้าของหินประเภทต่างๆ เช่นบลูสคิสต์ซึ่งต้องอาศัยวัสดุที่เย็นและมุดตัวลงไป^{[ 93 ]}ผู้เขียนคนอื่นๆ เสนอว่าแผ่นเปลือกโลกทำงานได้แล้วในยุคเฮเดียนเมื่อกว่า 4 พันล้านปีก่อน^{[ 94 ]}

มีข้อมูลเชิงปริมาณและกึ่งเชิงปริมาณหลายประเภทที่ใช้จำกัดการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลกในอดีต ความพอดีทางเรขาคณิตระหว่างทวีป เช่น ระหว่างแอฟริกาตะวันตกและอเมริกาใต้ ยังคงเป็นส่วนสำคัญของการสร้างแผ่นเปลือกโลกขึ้นใหม่ รูปแบบแถบแม่เหล็กเป็นแนวทางที่เชื่อถือได้สำหรับการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ของแผ่นเปลือกโลกย้อนกลับไปถึงยุคจูราสสิก^{[ 95 ]}เส้นทางของจุดร้อนให้การสร้างใหม่แบบสัมบูรณ์ แต่มีให้เฉพาะย้อนกลับไปถึงยุคครีเทเชียสเท่านั้น^{[ 96 ]}การสร้างใหม่ที่เก่ากว่านั้นอาศัย ข้อมูล ขั้วแม่เหล็กโบราณ เป็นหลัก แม้ว่าข้อมูลเหล่านี้จะจำกัดเฉพาะละติจูดและการหมุน แต่ไม่ใช่ลองจิจูด การรวมขั้วที่มีอายุต่างกันในแผ่นเปลือกโลกเฉพาะเพื่อสร้างเส้นทางการเคลื่อนที่ของขั้วที่ปรากฏให้เห็นเป็นวิธีการเปรียบเทียบการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลกที่แตกต่างกันในช่วงเวลาต่างๆ^{[ 97 ]} หลักฐานเพิ่มเติมมาจากการกระจายตัวของ หินตะกอนบางประเภท[ ^{98 ] เขต}สัตว์ที่แสดงโดยกลุ่มฟอสซิลเฉพาะ และตำแหน่งของแนวเทือกเขา^{[ 96 ]}

การเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลกทำให้เกิดการก่อตัวและการแตกตัวของทวีปต่างๆ เมื่อเวลาผ่านไป รวมถึงการก่อตัวของมหาทวีป เป็นครั้งคราว ซึ่งประกอบด้วยทวีปส่วนใหญ่หรือทั้งหมด มหาทวีปโคลัมเบียหรือนูนาเกิดขึ้นในช่วง2,000 ถึง 1,800ล้านปีก่อนและแตกตัวเมื่อประมาณ1,500 ถึง 1,300ล้านปีก่อน [ ^{99 ] [ 100 ] มหา}ทวีปโรดิเนียเชื่อกันว่าก่อตัวขึ้นเมื่อประมาณ 1  พันล้านปีก่อน และประกอบด้วยทวีปส่วนใหญ่หรือทั้งหมดของโลก และแตกตัวออกเป็นแปดทวีปเมื่อประมาณ600  ล้านปีก่อนทวีปทั้งแปดได้รวมตัวกันใหม่ในภายหลังเป็นมหาทวีปอีกแห่งหนึ่งที่เรียกว่าแพนเจียแพนเจียแตกตัวออกเป็นลอราเซีย (ซึ่งกลายเป็นอเมริกาเหนือและยูเรเซีย) และกอนด์วานา (ซึ่งกลายเป็นทวีปที่เหลืออยู่)

เทือกเขาหิมาลัยซึ่งเป็นเทือกเขาที่สูงที่สุดในโลก เชื่อกันว่าเกิดจากการชนกันของแผ่นเปลือกโลกขนาดใหญ่สองแผ่น ก่อนที่จะยกตัวขึ้น พื้นที่ที่เทือกเขาตั้งอยู่เคยถูกปกคลุมด้วยมหาสมุทรเททิส

โดยทั่วไปแล้ว แผ่นเปลือกโลกหลักๆ จะมีอยู่เจ็ดหรือแปดแผ่น ขึ้นอยู่กับว่าเรากำหนดนิยามอย่างไร ได้แก่ แผ่นเปลือกโลกแอฟริกาแผ่นเปลือกโลกแอนตาร์กติกา แผ่นเปลือกโลก ยูเรเซียแผ่นเปลือกโลกอเมริกาเหนือแผ่นเปลือกโลกอเมริกาใต้แผ่นเปลือกโลก แปซิฟิก และ แผ่น เปลือกโลกอินโด-ออสเตรเลียซึ่งบางครั้งอาจแบ่งย่อยออกเป็น แผ่น เปลือกโลกอินเดียและแผ่น เปลือกโลกออสเตรเลีย

มีแผ่นเปลือกโลกขนาดเล็กอีกหลายสิบแผ่น โดยแปดแผ่นที่ใหญ่ที่สุด ได้แก่ แผ่นเปลือกโลกอาหรับแผ่น เปลือกโลก แคริบเบียน แผ่น เปลือกโลกฮวน เดอ ฟูกาแผ่นเปลือกโลกโคโคส แผ่นเปลือกโลกนาซกา แผ่นเปลือกโลกทะเลฟิลิปปินส์แผ่น เปลือกโลก สกอตแลนด์และแผ่นเปลือกโลกโซมาเลีย

ในช่วงทศวรรษ 2020 มีข้อเสนอใหม่ๆ เกิดขึ้นที่แบ่งเปลือกโลกออกเป็นแผ่นเล็กๆ จำนวนมาก เรียกว่า เทอร์เรน ซึ่งสะท้อนให้เห็นว่าการสร้างแบบจำลองแผ่นเปลือกโลกแสดงให้เห็นว่าแผ่นเปลือกโลกขนาดใหญ่มีการเปลี่ยนแปลงรูปร่างภายใน และแผ่นเปลือกโลกมหาสมุทรและทวีปได้แตกเป็นชิ้นๆ เมื่อเวลาผ่านไป ส่งผลให้มีการกำหนดเทอร์เรนประมาณ 1200 แห่งภายในแผ่นเปลือกโลกมหาสมุทร บล็อกทวีป และเขตเคลื่อนที่ (แถบภูเขา) ที่คั่นระหว่างกัน^{[ 101 ] [ 102 ]}

การเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลกถูกกำหนดโดยชุดข้อมูลดาวเทียมสำรวจระยะไกล ซึ่งปรับเทียบกับข้อมูลการวัดจากสถานีภาคพื้นดิน

การปรากฏของแผ่นเปลือกโลกบนดาวเคราะห์ภาคพื้นดินนั้นเกี่ยวข้องกับมวลของดาวเคราะห์ โดย คาดว่า ดาวเคราะห์ที่มีมวลมากกว่าโลกจะแสดงปรากฏการณ์แผ่นเปลือกโลก โลกอาจเป็นกรณีพิเศษเนื่องจากกิจกรรมทางธรณีวิทยาของโลกเกิดจากน้ำที่มีอยู่มากมาย (ซิลิกาและน้ำก่อตัวเป็นยูเทคติก ที่ลึก ) ^{[ 103 ]}

ดาวศุกร์ไม่มีหลักฐานบ่งชี้ว่ามีการเคลื่อนตัวของแผ่นเปลือกโลก มีหลักฐานที่ยังถกเถียงกันอยู่เกี่ยวกับการเคลื่อนตัวของแผ่นเปลือกโลกในอดีตอันไกลโพ้นของดาวเคราะห์ดวงนี้ อย่างไรก็ตาม เหตุการณ์ที่เกิดขึ้นหลังจากนั้น (เช่น สมมติฐานที่น่าเชื่อถือและได้รับการยอมรับโดยทั่วไปว่าชั้นหินแข็ง ของดาวศุกร์ หนาขึ้นอย่างมากในช่วงหลายร้อยล้านปี) ทำให้การกำหนดช่วงเวลาของบันทึกทางธรณีวิทยาทำได้ยาก อย่างไรก็ตามหลุมอุกกาบาต จำนวนมากที่ยังคงสภาพดี ถูกนำมาใช้เป็นวิธีการหาอายุโดยประมาณของพื้นผิวดาวศุกร์ (เนื่องจากจนถึงปัจจุบันยังไม่มีตัวอย่างหินจากดาวศุกร์ที่รู้จักซึ่งสามารถหาอายุได้ด้วยวิธีการที่น่าเชื่อถือกว่า) อายุที่ได้ส่วนใหญ่อยู่ในช่วง500 ถึง 750ล้านปีก่อนแม้ว่าจะมีการคำนวณอายุได้ถึง1,200  ล้านปีก่อนก็ตาม งานวิจัยนี้ได้นำไปสู่สมมติฐานที่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางว่า ดาวศุกร์ได้ผ่านการเปลี่ยนแปลงพื้นผิวด้วยภูเขาไฟอย่างสมบูรณ์อย่างน้อยหนึ่งครั้งในอดีตอันไกลโพ้น โดยเหตุการณ์ครั้งสุดท้ายเกิดขึ้นในช่วงอายุของพื้นผิวที่ประมาณไว้ แม้ว่ากลไกของปรากฏการณ์ความร้อนอันน่าทึ่งเช่นนี้ยังคงเป็นประเด็นถกเถียงในวงการธรณีวิทยาของดาวศุกร์ แต่ก็มีนักวิทยาศาสตร์บางกลุ่มที่สนับสนุนกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลกในระดับหนึ่ง

คำอธิบายหนึ่งสำหรับการขาดแผ่นเปลือกโลกบนดาวศุกร์คือ อุณหภูมิบนดาวศุกร์สูงเกินไปที่จะมีน้ำในปริมาณมาก^{[ 104 ] [ 105 ]}เปลือกโลกชุ่มไปด้วยน้ำ และน้ำมีบทบาทสำคัญในการพัฒนาเขตเฉือน แผ่นเปลือกโลกต้องการพื้นผิวที่อ่อนแอในเปลือกโลกซึ่งแผ่นเปลือกโลกสามารถเคลื่อนที่ได้ และอาจเป็นไปได้ว่าการอ่อนตัวดังกล่าวไม่เคยเกิดขึ้นบนดาวศุกร์เนื่องจากไม่มีน้ำ อย่างไรก็ตาม นักวิจัยบางคน^{[ 106 ]}ยังคงเชื่อมั่นว่าแผ่นเปลือกโลกกำลังทำงานอยู่หรือเคยทำงานบนดาวเคราะห์ดวงนี้

ดาวอังคารมีขนาดเล็กกว่าโลกและดาวศุกร์มาก และมีหลักฐานบ่งชี้ว่ามีน้ำแข็งอยู่บนพื้นผิวและในเปลือกของดาวอังคาร

ในช่วงทศวรรษ 1990 มีการเสนอว่าการแบ่งเปลือกโลกของดาวอังคารเกิดจากกระบวนการเคลื่อนตัวของแผ่นเปลือกโลก^{[ 107 ]}ต่อมานักวิทยาศาสตร์ได้ระบุว่าการแบ่งเปลือกโลกนี้เกิดขึ้นจากการไหลขึ้นภายในเนื้อโลก ของดาวอังคาร ที่ทำให้เปลือกโลกของที่ราบสูงทางใต้หนาขึ้นและก่อตัวเป็นธาร์ซิส^{[ 108 ]}หรือจากการชนครั้งใหญ่ที่ขุดลงไปในที่ราบต่ำทางเหนือ^{[ 109 ]}

Valles Marinerisอาจเป็นเขตแดนทางธรณีวิทยา^{[ 110 ]}

การสังเกตการณ์สนามแม่เหล็กของดาวอังคารโดย ยานอวกาศ Mars Global Surveyorในปี 1999 แสดงให้เห็นรูปแบบของแถบแม่เหล็กที่ค้นพบบนดาวเคราะห์ดวงนี้ นักวิทยาศาสตร์บางคนตีความว่าสิ่งเหล่านี้ต้องอาศัยกระบวนการเคลื่อนตัวของแผ่นเปลือกโลก เช่น การขยายตัวของพื้นทะเล^{[ 111 ]}อย่างไรก็ตาม ข้อมูลของพวกเขาไม่ผ่านการทดสอบ "การกลับขั้วแม่เหล็ก" ซึ่งใช้เพื่อดูว่าพวกมันเกิดขึ้นจากการกลับขั้วของสนามแม่เหล็กโลกหรือไม่^{[ 112 ]}

บนดาวเคราะห์ขนาดเท่าโลก การเกิดแผ่นเปลือกโลกมีแนวโน้มมากขึ้นหากมีมหาสมุทรน้ำ อย่างไรก็ตาม ในปี 2550 ทีมวิจัยอิสระสองทีมได้ข้อสรุปที่ขัดแย้งกันเกี่ยวกับความเป็นไปได้ของการเกิดแผ่นเปลือกโลกบนดาวเคราะห์ขนาดใหญ่กว่าโลก^{[ 117 ] [ 118 ]}โดยทีมหนึ่งกล่าวว่าการเกิดแผ่นเปลือกโลกจะเป็นแบบเป็นช่วงๆ หรือหยุดนิ่ง^{[ 119 ]}และอีกทีมหนึ่งกล่าวว่าการเกิดแผ่นเปลือกโลกมีแนวโน้มสูงมากบนดาวเคราะห์ขนาดใหญ่กว่าโลก แม้ว่าดาวเคราะห์นั้นจะแห้งแล้งก็ตาม^{[ 103 ]}

การพิจารณาเรื่องแผ่นเปลือกโลกเป็นส่วนหนึ่งของการค้นหาสติปัญญานอกโลกและ^สิ่งมีชีวิตนอกโลก^{[ 120} ]

วิกิบุ๊คเรื่องธรณีวิทยาประวัติศาสตร์มีหน้าหนึ่งที่กล่าวถึงหัวข้อ: ธรณีแปรสัณฐาน: ภาพรวม

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับทฤษฎีแผ่นเปลือกโลก

• โลกอันทรงพลังนี้ : เรื่องราวของธรณีแปรสัณฐาน USGS
• ทำความเข้าใจเกี่ยว กับธรณีแปรสัณฐาน ( บันทึกเมื่อ 2006-02-07 ที่Wayback Machine ) USGS
• คำอธิบายเกี่ยวกับแรงทางธรณีวิทยาเก็บถาวรเมื่อวันที่ 12 กันยายน 2017 ที่Wayback Machineตัวอย่างการคำนวณเพื่อแสดงให้เห็นว่าการหมุนของโลกอาจเป็นแรงขับเคลื่อนหลัก
• เบิร์ด, พี. (2003); แบบจำลองดิจิทัลที่ปรับปรุงใหม่ของขอบเขตแผ่นเปลือกโลก
• แผนที่แผ่นเปลือกโลกถูกเก็บถาวรเมื่อวันที่ 12 มกราคม 2017 ที่Wayback Machine
• การประมาณค่าความเร็วแผ่นเปลือกโลกและข้อมูลจาก MORVEL C. DeMets, D. Argus และ R. Gordon
• แบบจำลองจานบินของ Bird 2003 ใน Google Maps ถูกเก็บถาวรเมื่อวันที่ 3 ธันวาคม 2023 ที่Wayback Machine
• ทฤษฎีแผ่นเปลือกโลกใน รายการ In Our Timeทางช่องBBC

วิดีโอ

• คำอธิบายหลักฐานจากKhan Academy
• กิจกรรมทางธรณีวิทยาทั่วโลกตลอด 750  ล้านปีภาพยนตร์
• วิดีโอหลายคลิปแสดงการเคลื่อนตัวของแผ่นเปลือกโลกQuartz 31 ธันวาคม 2015