プレートテクトニクス

20世紀最初の四半世紀の大半において、プレートテクトニクス運動の原動力に関する主要な理論は、アセノスフェアを通して伝達される上部マントルの大規模な対流を想定していた。この理論は、1930年代にアーサー・ホームズと先駆者たちによって提唱され^{[ 24 ]} 、20世紀初頭にアルフレッド・ウェゲナーの論文で最初に議論された理論の受け入れに対する解決策としてすぐに認識された。しかし、受け入れられたにもかかわらず、主要な理論は依然として大陸が移動しない静的な地球を想定していたため、60年代初頭の大きなブレークスルーまで、科学界では長い間議論が続いた。

地球内部の2次元および3次元イメージング（地震トモグラフィー）は、マントル全体にわたって横方向の密度分布が変化することを示している。このような密度の変化は、物質的（岩石の化学組成による）、鉱物的（鉱物構造の変化による）、または熱的（熱エネルギーによる熱膨張と収縮による）である可能性がある。この横方向の密度の変化の現れは、浮力によるマントル対流である。 ^{[ 25 ]}

マントル対流がプレート運動に直接的および間接的にどのように関係するかは、地球力学において現在も研究と議論が続けられている問題である。プレートが移動するためには、何らかの方法でこのエネルギーがリソスフェアに伝達されなければならない。プレート運動に影響を与えるマントルのダイナミクスに関連するメカニズムには、基本的に2つの主要なタイプが存在すると考えられている。それは、一次（大規模な対流セルを介する）と二次である。二次メカニズムでは、プレート運動はアセノスフェアの対流と、より剛性の高い上部のリソスフェアとの間の摩擦によって駆動されると考えられている。これは、海溝の沈み込み帯でプレートが下方に引っ張られることに関連したマントル物質の流入によるものである。スラブプルは、プレートがマントルに沈み込む際に基底牽引力がプレートに作用し続ける地球力学的環境で発生する可能性がある（ただし、おそらくスラブの下側と上側の両方に作用する程度が大きい）。さらに、分離してマントルに沈み込んだスラブは、スラブ吸引によってプレートを駆動する粘性マントル力を引き起こす可能性がある。

重力に関連する力は、上述の様々な形態のマントルダイナミクスといった、より一般的な駆動メカニズムの枠組みの中で、二次的な現象として捉えられてきた。現代の見解では、重力は沈み込み帯に沿ったスラブプルを通して、主要な駆動力として捉えられている。

拡大海嶺からの重力による滑りは、提案されている駆動力の 1 つです。プレートの動きは、海嶺でのプレートの標高の高さによって駆動されます。^{[ 34 ] [ 35 ]}海洋リソスフェアは、拡大海嶺で高温のマントル物質から形成されるため、時間の経過とともに徐々に冷えて厚くなります (したがって、海嶺からの距離が長くなります)。冷たい海洋リソスフェアは、それが由来する高温のマントル物質よりもかなり密度が高いため、厚さが増すにつれて、より大きな負荷を補償するために徐々にマントルに沈み込みます。その結果、海嶺軸からの距離が増加するにつれて、わずかな横方向の傾斜が生じます。

この力は二次的な力とみなされ、「リッジプッシュ」と呼ばれることが多い。しかし、水平方向に「押す」力は存在せず、実際には海嶺に沿って張力構造が支配的であるため、これは誤称である。プレート全体の地形は大きく変化する可能性があり、海嶺はその最も顕著な特徴に過ぎないため、このメカニズムを「重力滑り」と呼ぶ方がより正確である。この重力による二次的な力を生み出す他のメカニズムとしては、隣接するプレートの下に沈み込む前にリソスフェアが屈曲膨張し、地形的な海嶺の影響を相殺、あるいは少なくとも影響を与える明確な地形的特徴を生み出すことが挙げられる。マントルプルームやホットスポットも、テクトニックプレートの下面に衝突すると考えられている。

スラブプル：科学的な見解では、アセノスフェアは、リソスフェアの底面に沿った摩擦によって直接運動を引き起こすほど十分な強度や剛性を持っていません。そのため、スラブプルがプレートに作用する最大の力であると広く考えられています。この理解では、プレート運動は主に、海溝でマントルに沈み込む冷たく密度の高いプレートの重さによって駆動されます。^{[ 11 ]}最近のモデルでは、海溝の吸引も重要な役割を果たしていることが示されています。しかし、北米プレートはどこにも沈み込んでいないにもかかわらず、動いているという事実は問題となります。アフリカプレート、ユーラシアプレート、南極プレートについても同様です。

マントルドームからの重力滑り: 古い理論によれば、プレートの駆動メカニズムの 1 つは、大規模なアセノスフェア/マントルドームの存在であり、これによりリソスフェアプレートがそこから重力滑りを起こす (マントルメカニズムの項を参照)。この重力滑りは、基本的に垂直方向に配向したこのメカニズムの二次的な現象である。これは、ファン・ベメレンのウンダーション モデルに根ざしている。これは、1 つの島弧の小さなスケールから、海洋盆地全体の大きなスケールまで、さまざまなスケールで作用する可能性がある。^{[ 34 ] [ 35 ] [ 28 ]}

気象学者であったアルフレッド・ウェゲナーは、大陸移動の主な原動力として潮汐力と遠心力を提唱しましたが、大陸が海洋地殻を突き破るという概念では、これらの力は大陸移動を引き起こすには小さすぎると考えられていました。^{[ 36 ]}そのため、ウェゲナーは後に立場を変え、1929年の著書の最終版で、対流がプレートテクトニクスの主な原動力であると主張しました。

しかし、プレートテクトニクスの文脈（1960年代初頭のヒーゼン、ヘス、ディーツ、モーリー、ヴァイン、マシューズらによる海底拡大説（下記参照）以来受け入れられている）では、海洋地殻は大陸とともに移動していると考えられており、地球の自転に関する提案は再検討されることになった。より最近の文献では、これらの原動力は以下の通りである。

1. 月（および太陽）が地球の地殻に及ぼす重力による潮汐抵抗。 ^{[ 37 ]}
2. 地球の地殻に対する自転軸のわずかな変位によって生じる、ジオイドの地球規模の変形。
3. 地球の自転に伴う揺れやスピン運動によって生じる、より小さな時間スケールでの地殻の変形効果。

小さく、一般的に無視できる力は以下のとおりです。

1. コリオリ力。^{[ 38 ] [ 39 ]}
2. 遠心力は、重力のわずかな変化として扱われる。^{[ 38 ] [ 39 ]： 249}

これらのメカニズムが全体的に有効であるためには、変形の方向と運動学と地球自体の地理的な緯度経度グリッドとの間に、地球全体で体系的な関係が存在する必要がある。19世紀後半から 20 世紀前半にかけて行われた体系的な関係の研究は、まさにその逆を強調していた。すなわち、プレートは時間とともに移動しておらず、変形グリッドは地球の赤道と自転軸に対して固定されており、重力駆動力は一般的に垂直方向に作用し、局所的な水平方向の動きのみを引き起こす（いわゆるプレートテクトニクス以前の「固定主義理論」）。そのため、後の研究（このページで後述する）では、プレートテクトニクス以前の時代に認識された多くの関係を引用して、自らの理論を支持した（地球の自転に関連するこれらのさまざまなメカニズムのレビューについては、van Dijk と共同研究者の研究を参照）。^{[ 40 ]}

水の役割は地球のプレートテクトニクスにおいて極めて重要であると提唱されている。^{[ 46 ] [ 47 ] [ 48 ]}

プレートの運動ベクトルは、プレートに作用するすべての力の関数である。しかし、それぞれのプロセスが各プレートの全体的な運動にどの程度寄与しているかという問題がそこにある。

地質力学的環境の多様性と各プレートの特性は、それぞれのプレートを積極的に駆動する様々なプロセスの影響によって生じる。この問題に対処する一つの方法は、各プレートの相対的な移動速度と、各プロセスがプレート全体の駆動力に及ぼす影響に関する証拠を考慮することである。

これまでに発見された最も重要な相関関係の 1 つは、沈み込むプレートに付着したリソスフェア プレートが他のタイプのプレートよりもはるかに速く動くということです。たとえば、太平洋プレートは基本的に沈み込み帯 (いわゆる環太平洋火山帯) に囲まれており、沈み込むプレートではなく隣接する大陸に付着 (おそらく「溶接」されている) 大西洋盆地のプレートよりもはるかに速く動きます。したがって、沈み込んでいないプレートを除いて、沈み込むプレートに関連する力 (スラブ プルとスラブ サクション) がプレートの動きを決定する原動力であると考えられています。^{[ 11 ]}しかし、この見解は、太平洋プレートと東太平洋海嶺に関連する他のプレートの実際の動きは、スラブ プルまたはスラブ プッシュのどちらとも主に相関せず、むしろさまざまなプレートの基部に沿って水平方向に広がるマントル対流の上昇流が粘性に関連する牽引力によってプレートを駆動していることを発見した最近の研究によって反駁されています。^{[ 49 ]}プレート運動の原動力は、地球物理学およびテクトノフィジックスにおける継続的な研究の活発な対象であり続けている。

プレートテクトニクス理論の発展は、50年にわたる科学的議論の中で起こった科学的かつ文化的変化でした。その受容自体がパ​​ラダイムシフトであり、したがって科学革命に分類することができ、^{[ 50 ]}現在ではプレートテクトニクス革命と呼ばれています。

20世紀初頭頃、様々な理論家が大陸間の多くの地理的、地質学的、生物学的連続性を説明しようと試みたが、成功しなかった。1912年、気象学者のアルフレッド・ウェゲナーは、大陸移動説と呼ばれるものを提唱したが、この考えは50年後にプレートテクトニクスの現代理論へと発展した。^{[ 51 ]}

ウェゲナーは1915年の著書『大陸と海洋の起源』でその理論を拡張した。^{[ 52 ]}現在の大陸はかつて単一の陸塊（後にパンゲアと呼ばれる）を形成していたという考え（彼の先駆者たちも表明していた）から出発して、ウェゲナーはそれらが分離して漂流し、密度の低いシアルの「氷山」が密度の高いシマの海に浮かんでいるように例えた。^{[ 53 ] [ 54 ]}この考えを裏付ける証拠は、アントニオ・スナイダー＝ペレグリーニが地図に描いた南米の東海岸とアフリカの西海岸のぴったりと合う輪郭と、これらの縁に沿った岩石の形成の一致から得られた。かつてこれらの大陸が繋がっていたという証拠は、化石植物のグロッソプテリスとガンガモプテリス、そして獣弓類または哺乳類に似た爬虫類のリストロサウルスからも得られており、これらはすべて南アメリカ、アフリカ、南極、インド、オーストラリアに広く分布していた。これらの大陸がかつて繋がっていたという証拠は、南半球で活動する地質学者にとっては明白であった。南アフリカのアレックス・デュ・トイトは、1937年の著書『彷徨える大陸』の中で、こうした情報を大量にまとめ、ゴンドワナ大陸の断片間の強い繋がりを認識する点でウェゲナーよりもさらに踏み込んだ。

ウェゲナーの研究は当初、詳細な証拠が不足していたこともあり、広く受け入れられなかった。しかし、主な理由は、物理的に裏付けられた合理的なメカニズムが欠如していたためである。地球には固体の地殻とマントル、そして液体の核があるかもしれないが、地殻の一部が移動するような仕組みは考えられなかった。当時の著名な科学者、例えばハロルド・ジェフリーズやチャールズ・シューチャートなどは、大陸移動説を公然と批判していた。

多くの反対にもかかわらず、大陸移動説は支持を集め、「移動説支持者」または「固定説支持者」の間で活発な議論が始まった。1920年代、1930年代、1940年代には、前者が重要なマイルストーンを達成し、対流がプレートの移動を駆動した可能性があり、海底拡大は海洋地殻内の海底で起こった可能性があると提案した。プレートテクトニクスの要素に近い概念は、ヴェニング＝マイネス、ホームズ、ウムグローブなどの地球物理学者や地質学者（固定説支持者と移動説支持者の両方）によって提案された。1941年、オットー・アンプフェラーは、著書「大西洋地域の運動像についての考察」^{[ 55 ]}で、海底拡大と沈み込みを予見させるプロセスを記述した。^{[ 56 ] [ 57 ]}地殻プレートの移動を裏付けるために使用された最初の地球物理学的証拠の 1 つは、古地磁気学から得られたものです。これは、異なる年代の岩石が変化する磁場方向を示すという事実に基づいており、19 世紀半ば以降の研究によって証明されています。磁北極と磁南極は時間とともに反転し、特に古地質構造研究において重要なのは、磁北極の相対位置が時間とともに変化することです。当初、20 世紀前半には、後者の現象は「極移動」（見かけの極移動を参照）と呼ばれるものを導入することによって説明されました（つまり、北極の位置が時間とともに移動してきたと想定されていました）。しかし、別の説明としては、大陸が北極に対して移動（移動と回転）しており、実際には各大陸が独自の「極移動経路」を示しているというものでした。 1950年代後半には、これらのデータが大陸移動説の妥当性を示すことができることが2回実証されました。1つは1956年の論文でキース・ランコーンが示したもので^{[ 58 ]}、もう1つは1956年3月に開催されたシンポジウムでウォーレン・ケアリーが示したものです^{[ 59 ] 。}

大陸移​​動説を支持する2つ目の証拠は、1950年代後半から1960年代初頭にかけて、深海底の地形や磁気特性などの海洋地殻の性質に関するデータ、そしてより一般的には海洋地質学の発展^{[ 60 ]}によって得られたもので、中央海嶺に沿った海底拡大と磁場反転の関連性を示す証拠が、1959年から1963年にかけてHeezen、Dietz、Hess、Mason、Vine & Matthews、Morleyによって発表された^{[ 61 ] 。}

多くの大陸縁辺部を囲む海溝沿いのワダチ・ベニオフ帯とその周辺における初期の地震探査技術の同時的な進歩は、他の多くの地球物理学的（重力測定など）および地質学的観測と相まって、海洋地殻がどのようにマントルに沈み込むかを示し、海洋盆地の伸張と縁辺部の短縮とのバランスをとるメカニズムを提供した。

海底と大陸縁辺部の両方から得られたこれらの証拠により、1965年頃には大陸移動説が妥当であることが明らかになった。プレートテクトニクス理論は、1965年から1967年にかけて発表された一連の論文で確立された。この理論は地球科学に革命をもたらし、多様な地質現象や、古地理学や古生物学といった他の研究分野におけるそれらの影響を説明するようになった。

19世紀後半から20世紀初頭にかけて、地質学者たちは地球の主要な地形は固定されており、盆地の形成や山脈といったほとんどの地質学的特徴は、地向斜理論と呼ばれる垂直方向の地殻変動によって説明できると考えていた。一般的に、これは比較的短い地質学的時間の中で熱損失によって収縮する地球という文脈で捉えられていた。

1596年にはすでに、大西洋の反対側の海岸、より正確には大陸棚の縁が似たような形をしており、かつてはぴったりと合わさっていたように見えることが観察されていた。^{[ 62 ]}

それ以来、この明らかな相補性を説明するために多くの理論が提案されたが、固体地球の仮定により、これらのさまざまな提案は受け入れがたいものとなった。^{[ 63 ]}

1895年に放射能とその関連する発熱特性が発見されたことで、地球の見かけ上の年齢の再検討が促された。^{[ 64 ]}それまでは、地球の表面が黒体のように放射するという仮定の下で、地球の冷却速度によって推定されていた。^{[ 65 ]}これらの計算では、地球が赤熱状態から始まったとしても、数千万年で現在の温度まで低下したとされていた。新たな熱源の知識を得た科学者たちは、地球ははるかに古く、その核はまだ液体の状態を保つほど十分に高温であることに気づいた。

1912年に最初の論文を発表した後、1915年までに、アルフレッド・ウェゲナーは『大陸と海洋の起源』の初版で大陸移動説を真剣に主張していた。^{[ 66 ] [ 52 ]}この本（1936年の最終版まで4回連続で再版された）の中で、彼は南アメリカの東海岸とアフリカの西海岸がかつてつながっていたように見えることに気づいた。ウェゲナーはこれを最初に指摘した人物ではない（アブラハム・オルテリウス、アントニオ・スナイダー＝ペレグリーニ、エドゥアルト・ズース、ロベルト・マントヴァーニ、フランク・バースリー・テイラーなどが彼より先に指摘していた）が、この単純な観察を裏付けるために重要な化石、古地形、気候学的証拠を集めたのは彼が最初であり、アレックス・デュ・トイトなどの研究者もこれを支持した。さらに、別々の大陸の縁辺部の岩層が非常に似ている場合、これらの岩石が同じように形成されたことを示唆しており、つまり、当初は繋がっていたことを暗示している。例えば、スコットランドとアイルランドの一部には、ニューファンドランド島とニューブランズウィック州で見られる岩石と非常によく似た岩石が存在する。さらに、ヨーロッパのカレドニア山脈と北アメリカのアパラチア山脈の一部は、構造と岩質が非常によく似ている。

しかし、彼の考えは多くの地質学者に真剣に受け止められず、大陸移動の明らかなメカニズムがないと指摘された。具体的には、大陸の岩石が海洋地殻を構成するはるかに密度の高い岩石を突き破る仕組みが理解できなかった。ウェゲナーは大陸移動を駆動する力を説明できず、彼の正当性が認められたのは1930年の彼の死後になってからだった。^{[ 67 ]}

大陸には花崗岩が存在するものの、海底はより密度の高い玄武岩で構成されていることが早期に観察されたため、20世紀前半には「sial」（大陸型地殻）と「sima」（海洋型地殻）という2種類の地殻が存在するという概念が主流であった。さらに、大陸の下には静的な地層が存在すると考えられていた。そのため、大陸岩の下には玄武岩（sial）の層が存在することは明白に思われた。

しかし、ペルーのアンデス山脈における鉛直線の偏向異常に基づき、ピエール・ブーゲは、密度の低い山々は、その下にある密度の高い地層に下方へ突き出ているに違いないと推論した。山々に「根」があるという概念は、100年後、ヒマラヤの重力を研究していたジョージ・B・エアリーによって確認され、地震学的調査によってそれに対応する密度変化が検出された。そのため、1950年代半ばになっても、山々の根が周囲の玄武岩にしっかりと食い込んでいるのか、それとも氷山のようにその上に浮かんでいるのかという疑問は未解決のままだった。

20 世紀には、地震計などの地震観測機器の改良と使用の拡大により、科学者たちは地震が特定の地域、特に海溝や海嶺沿いに集中する傾向があることを知ることができた。1920 年代後半には、地震学者たちは海溝に平行で、通常水平面から 40 ～ 60 度傾斜し、地球内部に数百キロメートル伸びるいくつかの顕著な地震帯を特定し始めた。これらの帯は後に、最初にそれらを認識した地震学者である日本の和田清雄と米国のヒューゴ・ベニオフにちなんで、和田ベニオフ帯、または単にベニオフ帯として知られるようになった。地球規模の地震活動の研究は、1963 年の核兵器の地上実験禁止条約の遵守を監視するために世界標準化地震計ネットワーク (WWSSN) ^{[ 68 ]}が設立された 1960 年代に大きく進歩した。 WWSSNの観測機器から得られる大幅に改善されたデータにより、地震学者は世界中の地震集中地帯を正確に地図化することが可能になった。

一方、極移動現象をめぐる議論が展開された。大陸移動説の初期の議論以来、科学者たちは、大陸が過去に異なる気候帯を通過したように見えることから、極移動が起こったという証拠を議論し、利用してきた。さらに、古地磁気データは、磁極も時間の経過とともに移動したことを示していた。反対の推論では、大陸は移動して回転したが、磁極は比較的固定されたままだった可能性がある。磁気極移動の証拠が大陸の移動を支持するために初めて使用されたのは、1956年のキース・ランコーンの論文^{[ 58 ]}であり、その後、彼と彼の学生であるテッド・アーヴィング（実際には、古地磁気が大陸移動を支持するという事実に最初に確信を持った人物）とケン・クリーアによる論文が続いた。

これに続いて、 1956年3月にタスマニアで大陸移動に関するシンポジウムが開催された。このシンポジウムは、 1930年代から大陸移動説の支持者および推進者の一人であったS.ウォーレン・ケアリーによって組織された^{[ 69 ]。}このシンポジウムでは、参加者の一部が、数十年前に他の研究者によって提案された地球の地殻の膨張理論の証拠を使用した。この仮説では、大陸の移動は、地球の形成以来の地球の大きさの大幅な増加によって説明される。しかし、この理論は科学界ではまだ支持者がいるものの、地球の著しい膨張を引き起こす説得力のあるメカニズムがないため、一般的には不十分であると見なされている。その後の数年間の他の研究により、安定した半径を持つ地球上での大陸移動を同様に支持する証拠がすぐに示されることになる。

1930年代から1950年代後半にかけて、ヴェニング＝マイネス、ホームズ、アンブグローブ、その他多数の研究者による研究は、現代のプレートテクトニクス理論とほぼ同一の概念を概説した。特に、イギリスの地質学者アーサー・ホームズは、 1920年にプレート境界が海底にある可能性を、 1928年にはマントル内の対流がその原動力である可能性を提唱した。^{[ 70 ]}これらの貢献はしばしば忘れ去られているが、その理由は以下の通りである。

• 当時、大陸移動説は受け入れられていなかった。
• これらのアイデアの中には、大陸移動や膨張地球といった、変形する地球という固定観念に基づく考え方を放棄した文脈で議論されたものもあった。
• それらの論文は、科学的なコミュニケーションを阻害するほどの極度の政治的・経済的不安定期に発表された。
• それらの多くはヨーロッパの科学者によって発表されたもので、1960年代にアメリカの研究者によって発表された海底拡大に関する論文では、当初は言及されなかったり、ほとんど評価されなかったりした。

1947年、モーリス・ユーイング率いる科学者チームは、ウッズホール海洋研究所の研究船アトランティス号と様々な観測機器を用いて、大西洋中央部に隆起部が存在することを確認し、堆積層の下の海底は大陸の主成分である花崗岩ではなく玄武岩でできていることを発見した。また、海洋地殻は大陸地殻よりもはるかに薄いことも発見した。これらの新たな発見は、重要かつ興味深い疑問を提起した。^{[ 71 ]}

海洋盆地で収集された新しいデータは、水深に関しても特別な特徴を示しました。これらのデータセットの主要な成果の 1 つは、地球全体に中央海嶺のシステムが検出されたことだった。重要な結論は、このシステムに沿って新しい海底が生成されていることであり、これが「大地球リフト」の概念につながりました。これは、マリー・サープとの共同研究に基づくブルース・ヒーゼン(1960)の重要な論文^{[ 72 ]}で説明されており、思考の真の革命を引き起こしました。海底拡大の重大な結果は、新しい地殻が海洋海嶺に沿って継続的に生成されてきたことであり、現在も生成され続けています。このため、ヒーゼンは当初、S. ウォーレン・ケアリーのいわゆる「膨張地球」仮説 (上記参照) を提唱しました。したがって、地球の大きさを増大させることなく、海洋海嶺に沿って新しい地殻が継続的に追加される方法という疑問が残りました。実際には、この問題は1940年代から1950年代にかけて、アーサー・ホームズ、ヴェニング＝マイネス、コーツをはじめとする多くの科学者によって既に解決されていた。すなわち、過剰な地殻は、いわゆる「沈み込み」が起こる海溝と呼ばれる場所で消失したのである。そのため、1960年代初頭に様々な科学者が海底に関する入手可能なデータに基づいて考察を始めたとき、理論の断片はすぐにぴったりと収まった。

この疑問は、プリンストン大学の地質学者で海軍予備役少将のハリー・ハモンド・ヘスと、海底拡大という用語を作り出した米国沿岸測地測量局の科学者ロバート・S・ディーツを特に惹きつけた。ディーツとヘス（前者は1年前にネイチャー誌に同じ考えを発表したが^{[ 73 ]}、1962年の論文の未発表原稿を1960年までに配布していたヘスに優先権がある）^{[ 74 ]}は、海底拡大の広範な意味と、それが当時型破りで受け入れられていなかった大陸移動説や、ホームズなどの先行研究者によって提案された優雅で移動的なモデルと最終的にどのように一致するかを真に理解していた少数の人々の一人だった。

同年、米国地質調査所のロバート・R・コーツは、アリューシャン列島における島弧沈み込みの主な特徴を記述した。^{[ 75 ]}彼の論文は、当時ほとんど注目されず（時には嘲笑さえされたが）、その後「画期的」かつ「先見の明がある」と評されるようになった。実際、この論文は、1930年代から1950年代にかけてヨーロッパの科学者によって行われ発表された島弧と山脈に関する研究が、米国でも応用され評価されていたことを示している。

地球の地殻が海嶺に沿って拡大しているならば、他の場所では縮小しているに違いないと、ヘスとディーツはホームズらと同様に推論した。ヘスはヒーゼンに倣い、新しい海洋地殻がコンベヤーベルトのように海嶺から絶えず広がっていくと示唆した。そして、以前に展開された移動性の概念を用いて、数百万年後には海洋地殻が最終的に大陸縁辺に沿って沈降し、そこで海溝（非常に深く狭い峡谷）が形成される、例えば太平洋盆地の縁辺に沿って沈降するという結論を正しく導き出した。ヘスが重要な一歩を踏み出したのは、対流がこの過程の原動力であると考えた点であり、数十年前のホームズと同じ結論に達したが、唯一の違いは、海洋地殻の薄化がヒーゼンの海嶺に沿った拡大のメカニズムによって行われたという点である。したがって、ヘスは大西洋が拡大し、太平洋が縮小していると結論づけた。海溝で古い海洋地殻が「消費」されるにつれて（ホームズらと同様に、彼はこれが大陸リソスフェアの厚みを増すことによって起こると考えていたが、後に理解されたように、海洋地殻自体がマントルに大規模に沈み込むことによって起こるわけではない）、新しいマグマが上昇して海嶺に沿って噴出し、新しい地殻を形成する。事実上、海洋盆地は絶えず「リサイクル」されており、新しい地殻の形成と古い海洋リソスフェアの破壊が同時に起こっている。このように、新しい移動説の概念は、なぜ地球が海底拡大によって大きくならないのか、なぜ海底に堆積物がほとんど蓄積されないのか、なぜ海洋岩が大陸岩よりもはるかに若いのかをうまく説明した。

1950年代から、ヴィクトル・ヴァキエのような科学者たちは、第二次世界大戦中に潜水艦探知のために開発された航空機搭載装置を応用した磁気計測器（磁力計）を用いて、海底全体に奇妙な磁気変動があることに気づき始めた。この発見は予想外ではあったものの、全く驚くべきことではなかった。なぜなら、海底を構成する鉄分を多く含む火山岩である玄武岩には、強い磁性を持つ鉱物（磁鉄鉱）が含まれており、局所的に羅針盤の読み取り値を歪めることが知られていたからである。この歪みは、18世紀後半にはすでにアイスランドの船乗りによって認識されていた。さらに重要なことに、磁鉄鉱の存在によって玄武岩は測定可能な磁気特性を持つため、新たに発見されたこれらの磁気変動は、深海底を研究する新たな手段となった。新しく形成された岩石が冷えると、そのような磁性物質は当時の地球の磁場を記録するのである。

1950年代に海底の地図作成が進むにつれて、磁気変動はランダムまたは孤立した現象ではなく、認識可能なパターンであることが明らかになった。これらの磁気パターンを広範囲にわたってマッピングすると、海底はシマウマのようなパターンを示した。つまり、一方の縞は正極性で、隣接する縞は逆極性であった。正極性と逆極性の岩石が交互に並ぶこの全体的なパターンは、磁気ストライピングとして知られるようになり、 1961年にロン・G・メイソンとその同僚によって発表されたが、彼らは数年後のヴァイン、マシューズ、モーリーのように、海底拡大の観点からこれらのデータの説明を見つけることはできなかった。^{[ 76 ]}

磁気縞模様の発見は、その説明を必要とした。1960年代初頭、ヒーゼン、ヘス、ディーツといった科学者たちは、中央海嶺は構造的に脆弱な領域であり、海底が海嶺の頂上に沿って縦方向に二つに引き裂かれているという理論を提唱し始めた（前の段落を参照）。地球深部からの新しいマグマは、これらの脆弱な領域を容易に上昇し、最終的に海嶺の頂上に沿って噴火して新しい海洋地殻を形成する。このプロセスは、当初「コンベヤーベルト仮説」と呼ばれ、後に海底拡大と呼ばれるようになり、数百万年にわたって作用し、 全長5万キロメートルに及ぶ中央海嶺系全体で新しい海底を形成し続けている。

磁気縞模様の「ゼブラ模様」の地図が発表されてからわずか4年後、海底拡大とこれらの模様の関連性は、1963年にローレンス・モーリーとフレッド・ヴァイン、ドラモンド・マシューズによって独立して認識されました^{[ 77 ]}（ヴァイン・マシューズ・モーリー仮説）。この仮説は、これらの模様を地磁気逆転と関連付け、いくつかの証拠によって裏付けられました^{[ 78 ]。}

1. 縞模様は中央海嶺の頂上付近で左右対称に現れます。海嶺の頂上付近の岩石は非常に若く、頂上から離れるにつれて次第に古くなります。
2. 尾根の頂上にある最も新しい岩石は、常に現代（正極性）の極性を持つ。
3. 尾根の頂上に平行な岩の縞模様は、磁極が交互に（正極性→逆極性→正極性など）変化しており、これは、地球の磁場の正極性と逆極性のエピソード（すでに独立した研究で知られている）を記録する異なる時代に形成されたことを示唆している。

ゼブラ模様のような磁気縞模様と中央海嶺系の形成の両方を説明することで、海底拡大説（SFS）は急速に支持者を増やし、プレートテクトニクス理論の発展におけるもう一つの大きな進歩となった。さらに、海洋地殻は地球の磁場の地磁気逆転（GMFR）の歴史を自然に「記録したテープ」として認識されるようになった。過去の拡大速度やプレートの再構築を推定するために、一方では海洋地殻における正逆パターンの較正、他方では堆積層中の玄武岩層の年代測定（磁気層序学）から得られる既知の時間スケールの較正に、広範な研究が費やされた。

こうした様々な考察を経て、プレートテクトニクス（当初は「新地球テクトニクス」と呼ばれていた）は急速に受け入れられ、その後、その概念を定義する数多くの論文が発表された。

• 1965年、海底拡大説と大陸移動説を当初から提唱していたトゥゾ・ウィルソン^{[ 79 ]}は、トランスフォーム断層の概念をモデルに追加し、地球上のプレートの移動を説明するために必要な断層タイプの分類を完成させた^{[ 80 ] 。}
• 1965年にロンドン王立協会で大陸移動に関するシンポジウムが開催され、これは科学界によるプレートテクトニクスの正式な受容の始まりとみなされるべきものであり、その要旨はBlackett、Bullard 、 Runcorn（1965）として出版されている。このシンポジウムで、エドワード・ブラードとその同僚は、コンピューター計算を用いて、大西洋の両岸の大陸がどのように最もよく収まり、大西洋を閉じることができるかを示した。これは有名な「ブラードのフィット」として知られるようになった。
• 1966年、ウィルソンは以前のプレートテクトニクス再構築に言及した論文を発表し、「ウィルソンサイクル」として知られる概念を導入した。^{[ 81 ]}
• 1967年、アメリカ地球物理学連合の会議で、W.ジェイソン・モーガンは、地球の表面は互いに相対的に動く12枚の硬いプレートで構成されていると提唱した。^{[ 82 ]}
• 2か月後、グザヴィエ・ル・ピションは、 6つの主要なプレートとその相対的な動きに基づいた完全なモデルを発表し、これがプレートテクトニクスの科学界による最終的な受容となった。^{[ 83 ]}
• 同年、マッケンジーとパーカーは、モーガンのモデルに似たモデルを独自に発表し、球面上での並進と回転を用いてプレートの動きを定義した。^{[ 84 ]}
• その瞬間から、プレートテクトニクスを駆動する力の相対的な役割に焦点を当てた議論が行われ、運動学的概念から動的理論へと発展してきた。^{[ 85 ]}当初、これらの概念はA. Holmesの足跡をたどってマントル対流に焦点を当てており、Elsasser、Solomon、Sleep、Uyeda、Turcotteらの研究を通じて沈み込んだスラブの重力の重要性も導入された。他の著者らは、月や他の天体の潮汐抵抗による外部駆動力を指摘し、特に2000年以降、地球のマントルの挙動を一次近似で再現する計算モデルが登場したことで、^{[ 86 ] [ 87 ]} van Bemmelenの古い統一概念に続いて、著者らはマントルダイナミクスの重要な役割を再評価した。^{[ 88 ]}

活発なプレート境界は、その地震活動によって定義されます。^{[ 91 ]}既存のプレート内の過去のプレート境界は、消滅した海洋を示すオフィオライトの存在など、さまざまな証拠から特定されます。 ^{[ 92 ]}

地球上でプレートテクトニクスが出現した時期については、かなりの論争があり、推定時期は研究者によって大きく異なり、地球の歴史の 85% に及ぶ。^{[ 93 ]}一部の著者は、少なくとも始生代(約 40 億～ 25 億年前)の一部では、マントルは 現在よりも 100 ～ 250 °C 暖かかったが、これは現代のプレートテクトニクスとは相容れないと考えられており、地球は停滞蓋またはその他の種類の体制であった可能性があると示唆している。30 億～ 25 億年前の保存岩石の性質がますます珪長質になっていることは、この時までに沈み込み帯が出現していたことを示唆しており、保存されているジルコンは、沈み込みが 38 億年前には既に始まっていた可能性を示唆している。初期の沈み込み帯は一時的で局所的であったようだが、どの程度であったかは議論の余地がある。現代のプレートテクトニクスは、最初の超大陸コロンビアの形成とともに少なくとも22億年前に出現したと考えられているが、一部の著者は、冷たい沈み込み物質を必要とするブルースキストなどの岩石タイプの出現が遅いことから、現代​​型のプレートテクトニクスは8億年前まで出現しなかったと示唆している。^{[ 93 ]}また、プレートテクトニクスは40億年以上前の冥王代にはすでに機能していたと示唆する著者もいる。^{[ 94 ]}

過去のプレート運動を制約するために、さまざまな種類の定量的および半定量的情報が利用可能です。西アフリカと南アメリカの間など、大陸間の幾何学的適合は、プレート再構築の重要な部分です。磁気縞模様は、ジュラ紀まで遡る相対的なプレート運動の信頼できるガイドとなります。^{[ 95 ]}ホットスポットの軌跡は絶対的な再構築を提供しますが、これは白亜紀までしか利用できません。^{[ 96 ]}古い再構築は主に古地磁気極データに依存していますが、これは緯度と回転のみを制約し、経度は制約しません。特定のプレート内の異なる年代の極を組み合わせて見かけの極移動経路を作成することで、異なるプレートの時間の経過に伴う運動を比較する方法が提供されます。^{[ 97 ]}追加の証拠は、特定の堆積岩タイプの分布、^{[ 98 ]}特定の化石群によって示される動物相の地域、および造山帯の位置から得られます。^{[ 96 ]}

金星には活発なプレートテクトニクスの証拠は見られません。金星の遠い過去には活発なテクトニクスがあったという議論の余地のある証拠がありますが、それ以降に起こった出来事（例えば、金星の岩石圏が数億年の間に大きく厚くなったというもっともらしく一般的に受け入れられている仮説など）によって、その地質記録の過程を特定することが困難になっています。しかし、保存状態の良い多数の衝突クレーターは、金星の表面のおおよその年代を推定する年代測定法として使用されてきました（より信頼性の高い方法で年代測定できる金星の岩石サンプルは今のところ知られていないため）。得られた年代は主に5億年 から 7億5千万年前の範囲ですが、最大で12億 年前の年代も算出されています。この研究により、金星は遠い過去に少なくとも一度はほぼ完全に火山活動によって表面が刷新され、最後の刷新は推定される表面年代の範囲内で起こったという、かなり広く受け入れられている仮説が導き出されました。このような驚異的な熱現象のメカニズムは金星の地球科学において依然として議論の的となっているが、一部の科学者はプレート運動が何らかの形で関与するプロセスであると主張している。

金星にプレートテクトニクスが存在しない理由の一つとして、金星では温度が高すぎて大量の水が存在しないことが挙げられます。^{[ 104 ] [ 105 ]}地球の地殻は水で満たされており、水はせん断帯の形成に重要な役割を果たしています。プレートテクトニクスには、地殻の断片が移動できる地殻の弱い面が必要ですが、金星では水がないため、そのような弱化は起こらなかった可能性があります。しかし、一部の研究者^{[ 106 ]}は、この惑星ではプレートテクトニクスが現在も、あるいはかつては活発であったと確信しています。

火星は地球や金星よりもかなり小さく、その表面や地殻には氷が存在する証拠がある。

1990年代には、火星の地殻二分法はプレートテクトニクス過程によって形成されたという説が提唱された。^{[ 107 ]}その後、科学者たちは、火星のマントル内部の上昇流によって南高地の地殻が厚くなりタルシスが形成されたか^{[ 108 ]}、あるいは巨大な衝突によって北低地が掘り出されたかのいずれかによって形成されたと判断した。^{[ 109 ]}

マリネリス峡谷は地殻境界である可能性がある。^{[ 110 ]}

1999年に火星グローバルサーベイヤー探査機が火星の磁場を観測したところ、この惑星で磁気縞模様が発見された。一部の科学者は、これを海底拡大などのプレートテクトニクス過程を必要とするものと解釈した。^{[ 111 ]}しかし、彼らのデータは、地球規模の磁場の極性反転によって形成されたかどうかを確認するために使用される「磁気反転テスト」に合格しなかった。^{[ 112 ]}

地球サイズの惑星では、水の海があればプレートテクトニクスが発生する可能性が高くなります。しかし、2007年に2つの独立した研究チームが、より大きなスーパーアースでのプレートテクトニクスの可能性について相反する結論に達しました^{[ 117 ] [ 118 ]。}一方のチームはプレートテクトニクスは断続的または停滞的であると述べ^{[ 119 ]}、もう一方のチームは惑星が乾燥していてもスーパーアースではプレートテクトニクスが発生する可能性が非常に高いと述べました^{[ 103 ] 。}

プレートテクトニクスの考察は、地球外知的生命体および地球外生命体の探査の一部である。^{[ 120 ]}