板块构造论
人们提出了许多理论来解释地球表面的性质。例如，人们认为，山脉的形成是因为地球正在冷却，并在此过程中收缩。这被认为是在地壳上形成褶皱或山脉的原因。今天，科学家们接受了板块构造理论。它解释了广泛的证据，许多科学家已经测试和讨论了它。
板块
岩石圈由地壳和地幔的外部部分组成。它是地球结构相对寒冷的外部部分。岩石圈分裂成被称为构造板块的大块。它们比下面的地幔密度小。
板块之间的相对移动非常缓慢，大约每年2.5厘米。虽然这听起来并不多，但在数百万年的时间里，这种运动使整个大陆之间的距离达到了数千公里。这个过程被称为大陆漂移。
板块构造的早期证据
魏格纳对大陆漂移的贡献，以及英国博物学家查尔斯·达尔文（Charles Darwin， 1809-1882）对进化论的贡献，都是板块构造论的核心。板块构造学说的根源部分在于魏格纳和其他大陆漂移支持者的观察，以及在20世纪的第三25年开始积聚力量的几个发现和观察。
第二次世界大战期间，潜艇战需要发展新的导航技术，即声纳（即导航和测距）。声纳的功能很像雷达（参见遥感），但它不是使用电磁波，而是利用在水中投射的超声波或高频声波。声纳使地质学家在战后研究深海盆地成为可能，使人们在历史上第一次能够对海底大片区域绘制地图并采集样本。这些发现提出了许多问题，特别是关于海底巨大的海拔差异。
尤因和海底的山脉
最早注意到水下地质奇特一面的地球科学家之一是美国地质学家威廉·莫里斯·尤因（William Maurice Ewing， 1906-1974），他在战前很久就开始了自己的研究工作。在20世纪20年代，作为一名完成学业的博士生，他以一种非常实际的方式获得了第一次经验。夏天，他在德克萨斯州近海的墨西哥湾与石油勘探团队一起工作，这让他对这一课题有了基本的了解。在接下来的十年里，他开始研究大西洋大陆架和海洋盆地的结构。
他在那里的工作揭示了覆盖在高山地区的极其厚的沉积物。这些发现与早期关于海底的观点截然相反，早期的观点认为海底是平坦的、毫无特色的平原，就像度假胜地的沙滩一样。相反，海底的地形至少和海平面以上的陆地一样多样。
HEEZEN和裂谷
20世纪50年代，由另一位美国地质学家布鲁斯·查尔斯·希森（Bruce Charles Heezen， 1924-1977）领导的一个研究小组，致力于发展海洋盆地地形的整体图景。早期的工作已经确定了一条横跨大西洋的山脉，但希曾的团队在山脉的中部发现了一条与之平行的深谷。他们把它描述为一个裂谷，一个由两个或多个断层包围的长槽，并将它与东非的一个类似的山谷进行比较。
大约在同一时间，一些跨大西洋电话公司要求Heezen确定大西洋可能发生地震或地震活动的区域。电话公司官员推断，如果他们能找到最有可能发生地震活动的地区，他们就可以避免在这些地区铺设电缆。事实证明，地震往往发生在希曾和他的团队确定的东非大裂谷所在的地区。
板块及其相互作用
构成地球表面的最重要板块如下：
选择主要的板块
- 北美（几乎整个北美和墨西哥，以及格陵兰岛和大西洋西北象限）
- 南美洲（全部南美洲和大西洋西南象限）
- 非洲（非洲、大西洋东南部和印度洋部分地区）
- 欧亚（除印度次大陆外的欧洲和亚洲及其周边海域）
- 印度-澳大利亚（印度、印度洋大部分地区、澳大利亚、印度尼西亚群岛和新西兰的部分地区）
- 南极（南极洲和南冰洋）
除了这些板块，还有几个被称为“主要”的板块要小得多：菲律宾、阿拉伯、加勒比、纳斯卡（南美洲西海岸外）、Cocos（墨西哥西海岸外）和胡安德福卡（北美洲西部极端）。日本是世界上地震最频繁的国家之一，位于菲律宾板块、欧亚板块和太平洋板块的交界处。
板块运动
均变论（uniformitarianism）是地质学的关键原则之一，这本书在其他地方讨论过。均变论是指现在发生的过程在过去也发生过。反之亦然；因此，正如我们所注意到的，板块仍在移动，就像它们几百万年来所做的那样。多亏了卫星遥感技术，地质学家能够测量这种移动速度。（有关这一主题的更多信息，请参见Remote Sensing。）毫不奇怪，它的速度符合地质的时间尺度，而不是人类的过程：移动最快的板块以惊人的4英寸的速度向前倾斜。（10厘米）每年。美国人脚下的土地（假设他们生活在美国大陆，胡安德福卡河以东）正在以1。2英寸的速度漂移。这意味着在100年内它将移动10英尺（3米）。
当板块相互作用。
板块之间的相互作用是通过向彼此靠拢（汇聚）、远离彼此（发散）或经过彼此（变换运动）来实现的。汇聚通常与俯冲有关，这意味着一个板块被压入地幔，最终经历部分熔化。这通常发生在海洋中，形成了一个被称为海沟的洼地。辐散导致板块分离，通常与海底扩张或裂谷的形成有关。
有三种类型的板块边缘，或板块之间的边界，取决于两种相互作用的地壳类型：海洋与海洋，大陆与大陆，或大陆与海洋。大西洋的裂谷是海洋边缘辐散的一个例子，而太平洋的一个显著的例子说明了海洋的辐合。在那里，菲律宾板块被太平洋板块俯冲形成了马里亚纳海沟，它位于36198英尺（10911米），是地球上最深的凹陷。
当大陆板块汇聚时，两个板块都不俯冲；相反，他们像两个勇士在战斗到死亡，弯曲，折叠，断裂，创造了巨大的山脉。印度-澳大利亚板块和欧亚板块的汇聚创造了地球上的最高点，在喜马拉雅山脉，珠穆朗玛峰（位于尼泊尔和印度边界）上升到29028英尺（8848米）。大陆板块也可能经历分化，从而形成海洋。红海就是一个例子，它是由非洲板块和阿拉伯板块分裂形成的。
考虑到海洋板块和大陆板块相互作用的这些事实，大陆板块与海洋板块相遇时所发生的情况就不足为奇了。在这种情况下，海洋板块与大陆板块的相遇就像一个高中橄榄球运动员与一个国家橄榄球联盟职业铲球手摆好架势。它不是对手：海洋板块很容易潜没。这导致了沿着大陆地壳的一连串火山的形成，例如美国太平洋西北部的喀斯喀特山脉（胡安德福卡和太平洋板块）或安第斯山脉（南美和纳斯卡板块）。
转换边缘可能与海洋或大陆板块的任何组合一起发生，并导致断层和地震带的形成。北美板块沿着加利福尼亚海岸与太平洋板块滑动，形成了圣安德烈亚斯断层，这是许多地震的源头，例如1906年和1989年的旧金山大地震以及1994年的洛杉矶大地震。
古地磁学
如前所述，板块构造学汇集了独立发展的地质科学中的众多研究领域，但这些研究领域后来被认为具有相似的根源和解释。在这些学科中有古地磁学，它是历史地质学的一个领域，致力于研究过去的磁场方向和强度，从岩石的残余磁化作用中辨别出来。
地球有一个复杂的磁场，其主要来源似乎是外核的熔融铁。事实上，整个地球就像一个巨大的条形磁铁，有一个北极和一个南极。正是由于这个原因，罗盘上的磁化物质指向北方；然而，地球的磁北极与地理北极并不相同。巧合的是，磁北和地理北或多或少是在同一个方向上，但正如19世纪中期地质学家所发现的那样，情况并不总是这样。（有关磁北和地球磁场的其他细节，请参阅地磁。）
1849年，法国物理学家阿喀琉斯·德莱瑟（1817-1881）观察到磁性矿物倾向于与地球的磁场对齐，就像指南针一样指向北方。然而，近60年后，另一位法国物理学家伯纳德·布伦什（Bernard Brunhes， 1867-1910）注意到，在一些岩石中，磁性物质指向南方。这表明了两种可能性中的一种：要么是行星的磁场随着时间的推移发生了逆转，要么是含有磁化岩石的地面发生了移动。这两种解释在当时似乎都牵强附会，但事实证明，它们都是正确的。
地球的磁场发生了变化，这意味着磁极的南北两极在上亿年间发生了多次位置变化。此外，磁极在地球的南北两端徘徊：例如，今天的磁极位于加拿大以北的冰冻岛屿上，而在大约300毫安的时候，磁极位于东西伯利亚。然而，地球表面磁性岩石的运动太大了，无论是用磁极移动还是用两极的区域漂移都无法解释。这就是板块构造学和古地磁学结合的地方。
板块构造理论的证实
阿拉斯加岩石的磁性物质以这样一种方式排列，它们一定曾经位于或靠近赤道。此外，南美东海岸磁性材料的取向与非洲西海岸类似材料的取向具有亲和力。在这两种情况下，以板块构造为驱动机制的大陆漂移似乎是唯一合理的解释。
因此，古地磁研究证实了大陆漂移和板块构造的观点，而在海上进行的研究则支持了海底扩张理论。地质学家使用一种叫做磁力仪的设备发现，裂缝一侧磁性矿物的方向反映了另一侧物质的方向。这表明，裂缝两侧的新岩石是同时形成的，正如海底扩张理论所表明的那样。
地震和火山
一些关于地震和火山活动的发现也可以用板块构造来解释。如果你关注地震的新闻报道，你可能会想，为什么像加利福尼亚或日本这样的地方有这么多地震，而美国东北部或西欧却很少。事实上，地震是沿着地震带发生的，而这些地震带中的绝大多数都与地球主要构造板块之间的边界重合。
火山也是如此。毫无疑问，以地震闻名的地方——比如菲律宾或意大利——通常也以其火山而闻名。尽管夏威夷群岛位于太平洋板块的中心附近，但它受到了板块运动的影响，板块运动帮助形成了那些岛屿的起源——火山。在岛链的南端，许多火山仍处于活跃状态，而北部的火山则处于休眠状态。原因是太平洋板块作为一个整体正在夏威夷下面地幔中一个固定的熔岩源上方向北移动。南部岛屿保持在海源上方，而北部岛屿则远离海源。
海洋地壳和大陆地壳
根据我们已经看到的关于大陆漂移和海底扩张的情况，一般来说，海洋中海底越深，地壳越新，这一发现就不足为奇了。具体地说，地壳在海洋盆地中心附近最年轻，特别是沿着海洋中脊，即海底山脊，海底扩张在那里形成了新的海底。
海洋地壳和大陆地壳在厚度和组成上各不相同，这也不足为奇。玄武岩，一种火成岩（岩浆冷却形成的岩石），构成了海洋地壳的优势，而大部分大陆地壳是由花岗岩，另一种火成岩组成。海洋地壳很薄，一般3-6英里（5-10公里）深，而大陆地壳的厚度在12。5-55英里（20-90公里）之间。这就造成了岩石圈厚度的差异，在海洋下面的岩石圈只有60英里（100公里）厚，而在大陆下面的岩石圈只有150英里（250公里）厚的2。5倍。
