ทฤษฎีแผ่นเปลือกโลกเคลื่อนที่ (Plate Tectonics)

การศึกษาสภาพธรณีวิทยาของพื้นผิวโลกทำให้ยืนยันได้ว่าผิวโลกต่อเนื่องลงไปถึงด้านล่าง ได้เกิดมีการเคลื่อนที่จริงๆ การเคลื่อนที่มีทั้งไปทางด้านข้างและขึ้นลงตามแนวดิ่ง แต่การแปรเปลี่ยนของผิวโลกตามทฤษฎีการแยกตัวของทวีปก็ยังเป็นที่ถกเถียงกันอยู่มากโดยมีทั้งผู้ที่เห็นด้วยและผู้ที่คัดค้าน ขณะเดียวกันก็มีการศึกษาหาความรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับโครงสร้างของโลกมากขึ้นอีก จุดหักเหของทฤษฎีเกี่ยวกับธรณีแปรสัณฐานเกิดขึ้นในช่วงประมาณ ค.ศ. 1960 เมื่อมีผู้นำเสนอทฤษฎีเกี่ยวกับการแยกตัวของพื้นมหาสมุทร (Seafloor spreading) เช่น B.C. Heezen, H.H. Hess และ R.S. Dietz เป็นต้น โดยทฤษฎีนี้มีใจความสำคัญมาจากการแยกตัวที่พื้นมหาสมุทรออกจากกันเป็นแนวยาวโดยมีวัสดุจากใต้ชั้นเปลือกโลกแทรกขึ้นมา เย็นตัวแข็งเกิดเป็นพื้นมหาสมุทรใหม่แล้วก็แยกจากกันออกไปอีกเรื่อย ๆ ในทิศทางตั้งฉากกับรอยแยกนี้ วัสดุที่แทรกขึ้นมานี้ทำให้เกิดเป็นโครงสร้างเทือกเขากลางสมุทร (Mid-Oceanic Ridge) การเคลื่อนที่ออกจากกันของพื้นมหาสมุทรถูกนำไปสัมพันธ์กับลักษณะของเปลือกโลกบริเวณร่องลึกที่พื้นมหาสมุทร (Trench) แนวภูเขาไฟรูปโค้ง (Volcanic arcs) และเทือกเขาสูงใกล้ขอบทวีปแล้วจึงทำให้เกิดเป็นแนวคิดต่อเนื่องว่าชั้นส่วนบนของโลกน่าจะมีลักษณะเป็นแผ่นประสานกัน แผ่นนี้มีทั้งส่วนที่เป็นทวีปและพื้นมหาสมุทร มีการเกิดขึ้นในบางส่วนของแผ่น มีการเคลื่อนที่และถูกทำลายไปในอีกส่วนหนึ่ง แผ่นเปลือกโลก (Plate) นี้ประกอบด้วยชั้นธรณีภาค (Lithophere) วางตัวอยู่บนชั้นฐานธรณีภาค (Asthenophere) ซึ่งภายในมีการเคลื่อนที่ของมวลเป็นกระแสหมุนวน (Convection current) ขึ้นลง กระแสนี้ช่วยพัดพาแผ่นเปลือกโลกให้เคลื่อนที่ไปขนานกับผิวโลก สำหรับขอบของแผ่นเปลือกโลกมักจะแสดงด้วยแนวโครงสร้างสำคัญคือเทือกเขากลางสมุทร ร่องลึกพื้นสมุทร และรอยเลื่อนเฉือนขนาดใหญ่ (Transform faults) และมีปรากฏการณ์ประกอบคือแนวของกลุ่มแผ่นดินไหวยุคปัจจุบันรวมกับปรากฏการณ์อื่น ได้แก่แนวเกาะภูเขาไฟหรือบริเวณแนวที่มีค่าความเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิตามความลึกของโลกสูงมาก จากแนวกำหนดนี้จึงทำให้ X. LePichon ระบุในปี 1968 ว่าแผ่นเปลือกโลกมีอยู่ 6 แผ่นใหญ่ แต่ในยุคต่อ ๆ มาได้มีความพยายามกำหนดแผ่นเปลือกโลกเพิ่มขึ้นอีกโดยอาศัยจุดกำเนิดแผ่นดินไหวที่สามารถกำหนดเป็นแนวได้ รวมทั้งการเทียบเคียงลักษณะทางธรณีวิทยาโครงสร้างต่างๆ ดังที่กล่าวถึงแล้ว ดังจะได้อธิบายรายละเอียดของโครงสร้างขนาดมหึมาต่าง ๆ ดังนี้

1. แนวเทือกเขากลางสมุทร (Mid-Oceanic Ridge)

มีลักษณะเป็นแนวเทือกเขาเตี้ยกว้างทอดยาวไปบนพื้นมหาสมุทรคล้ายกับเทือกเขาสำคัญบนทวีป เทือกเขากลางสมุทรที่สำคัญได้แก่ Mid-Atlantic Ridge และ East Pacific Rise เป็นต้น กลางเทือกเขามีลักษณะพิเศษคือมีร่องลึกเกิดจากรอยเลื่อนทอดตัวตลอดความยาวของเทือกเขา ร่องนี้มีลักษณะคล้ายคลึงกับร่องหุบเขาที่ปรากฏอยู่บนแผ่นดินหลายแห่ง เช่น ร่องหุบเขาทางด้านตะวันออกของทวีปอาฟริกา หรือร่องหุบเขาบริเวณแม่น้ำไรน์ในยุโรป เป็นต้น บนเทือกเขากลางสมุทรมีการทะลักตัวขึ้นมาของหินหลอมละลายที่ระบุได้ว่ามาจากที่ลึกลงไปในชั้นเนื้อโลกทำให้เกิดเป็นหินอัคนีพุจำพวกบะซอลต์และอุลตราเมฟิก หินอัคนีพุเหล่านี้แสดงหลักฐานเป็นแถบบันทึกสนามแม่เหล็กโลกซึ่งเกิดขึ้นขณะที่หินหลอมละลายกำลังเย็นตัว แถบบันทึกนี้แสดงว่าสนามแม่เหล็กโลกได้เกิดการกลับขั้วไปมาตลอดเวลาด้วย นอกจากนี้ยังพบว่าแถบบันทึกสนามแม่เหล็กโลกนี้ปรากฏอยู่บนหินที่ประกอบเป็นพื้นมหาสมุทรทั้งสองฟากของเทือกเขากลางสมุทรด้วย และพบว่ายิ่งห่างออกไปจากแนวกลางของเทือกเขา หินเริ่มมีอายุแก่ขึ้นเรื่อย ๆ ดังนั้นจึงอธิบายว่าหินเหล่านี้เกิดขึ้นก่อนที่กลางเทือกเขาแล้วค่อยเคลื่อนที่ออกจากกันเรื่อย ๆ ตามกาลเวลา จากการคำนวณการเคลื่อนที่ทำให้กำหนดความเร็วของการแยกตัวได้ว่าอยู่ระหว่าง 1 ถึง 15 เซนติเมตรต่อปี บริเวณเทือกเขากลางสมุทรใช้ระบุขอบของแผ่นเปลือกโลกในส่วนที่กำลังแยกตัวออกจากกัน

2. รอยเลื่อนระนาบด้านข้าง (Transform Faults)

เป็นลักษณะของรอยเลื่อนแนวระดับ (Strike-slip fault) ซึ่งพบตัดแนวเทือกเขา กลางสมุทรและทำให้แนวเทือกเขาเหลื่อมกันและจากข้อมูลแผ่นดินไหวพบว่า แนวรอยเลื่อนนี้อยู่ลึกไม่เกิน 300 กิโลเมตร รอยเลื่อนชนิดนี้ยังไม่รู้ถึงสาเหตุของการกำเนิดแต่สามารถใช้ระบุขอบของแผ่นโลกบางส่วนรวมทั้งบอกถึงการเคลื่อนตัวเฉียดผ่านกันของแผ่นเปลือกโลกที่อยู่ชิดกันด้วย

3. ร่องลึกก้นสมุทร (Trenches)

ร่องลึกนี้ถูกพบที่ใต้มหาสมุทรใกล้ขอบของทวีป บ่อยครั้งจะพบว่ามีแนวเกาะภูเขาไฟรูปโค้งประกอบอยู่ด้านหนึ่งของร่องลึก คือด้านที่อยู่ใกล้ขอบทวีป หินภูเขาไฟที่เกิดขึ้นตามแนวเกาะภูเขาไฟนี้เป็นจำพวกหินแอนดีไซต์ ซึ่งแตกต่างไปจากหินอัคนีที่เกิดบริเวณเทือกเขากลางสมุทร ซึ่งส่วนใหญ่เป็นหินบะซอลต์ นอกจากนี้บริเวณนี้ยังพบว่าเป็นบริเวณที่มีความร้อนพิภพสูงมากด้วย ส่วนในบริเวณร่องลึกได้พบการเกิดแผ่นดินไหวมากมาย เมื่อกำหนดตำแหน่งจุดกำเนิดแผ่นดินไหวได้ก็พบว่ามีลักษณะเอียงเทลงไปจากแนวร่องลึกลงไปถึงชั้นฐานธรณีภาค ที่ประมาณความลึกถึง 700 กิโลเมตร แนวแผ่นดินไหวเอียงเทนี้เรียกว่าเขตเบนนิออฟ (Benioff zones) จากการศึกษากลไกการเกิดแผ่นดินไหวที่พบในที่ลึกพบว่ามีแผ่นดินไหวจำนวนหนึ่งน่าจะเกิดจากรอยเลื่อนที่มีลักษณะสอดคล้องกับการเอียงของ Benioff zone โดยแสดงเป็นลักษณะของรอยเลื่อนย้อน ดังนั้นจึงทำให้เกิดเป็นสมมติฐานว่าบริเวณนี้แผ่นเปลือกโลกกำลังมุดตัวเอียงลง และถูกกลืนหายไปในชั้นฐานธรณีภาค ขณะเดียวกันแนวเกาะภูเขาไฟและเขตความร้อนพิภพสูงก็อธิบายว่าได้เกิดการหลอมตัวของแผ่นเปลือกโลกในที่ลึกจนกลายเป็นมวลหินหลอมเหลว ซึ่งมวลหินหลอมเหลวค่อยๆหาทางเคลื่อนที่ขึ้นข้างบนมาเย็นตัวเป็นมวลหินอัคนีทั้งหินอัคนีพุและหินอัคนีแทรกดัน นอกจากนี้ในบริเวณใกล้เคียงที่ขอบของแผ่นเปลือกโลกด้านใดด้านหนึ่งหรือทั้งสองด้านน่าจะเกิดการเข้าชนกันทำให้เกิดการคดโค้งโก่งงอพร้อมกับรอยเลื่อนย้อนมากมายจนทำให้วัสดุถูกยกตัวขึ้นเป็นแนวแคบยาวขนานไปตามแนวชนกันของขอบแผ่นเปลือกโลกนั่นคือการเกิดเป็นแนวเทือกเขานั่นเอง