地壳的水平运动理论
在海洋盆地的起源方面，20世纪内发展起一种同地壳的水平移动有关的思潮，内容很广，它不但被用来解释地球上海洋盆地的成因，而且还涉及造山运动和地壳发展的一般过程。自从20世纪初德国地球物理学家魏格纳初次提出“大陆漂移论”以来，发现有愈来愈多的事实似乎都可以用地壳的大规模水平移位来说明。特别是60年代中期南美洲和非洲在约为1千米深度的拼合出现了洋底扩张和板块构造理论，对许多地质现象从不同于过去的角度加以解释，被西方的一些研究者称为“地质学上的一次革命”。
1.大陆漂移
魏格纳的大陆漂移假说的根据首先是相隔大洋的两块大陆的相似性和连续性，包括海岸线的形状、地层、构造、岩相、古生物、古气候、大地测量、地球物理等其他方面的证据。魏格纳为了证实他的假说，曾搜集了大量的资料，但是有些论据说服力不强，有些资料还是错误的。假说中一个严重弱点是他假设大陆在海底上漂移就仿佛船在水中航行一样。然而从硅铝层和硅镁层的相对强度来看，这是不可能的。除此之外，在魏格纳时代，还未发现地壳中有大规模水平位移的正面证据。由于以上这些原因，这个假说到了40年代就几乎无声无息了。到50年代后期，发现了新的有说服力的证据，大陆漂移的假说才重新被人们挖掘起来，并得到了发展。
美洲、非洲、欧洲、格陵兰的拼合第一个证据是近年来的观测表明大规模的水平断裂和位移是存在的。最著名的是北美西部的圣安德烈斯大断层。它一部分穿过陆地，一部分通过海底。这个断层在约1，000万年期间至少移动了四五百千米。在环太平洋地区，如我国台湾地区、菲律宾、新西兰、南美洲等都还有其他的水平大断裂。这些都是经过大陆的。近年来的海上地球物理探测还发现海底大断裂的水平错位甚至比陆地还大，如北美西海岸外的大洋中的门多西诺断层错位了1140千米，在它南面的默里断层移动了680千米等。其他大洋中也发现有类似的现象。
第二个证据是大陆边缘的拼合。启发大陆漂移设想的重要事实之一是南美洲的东海岸与非洲的西海岸的相似性，但有人认为这个相似是偶然的，因为将地图上的这两条海岸线真正去拼合时，又有许多处并不符合。其实海岸线的形状受海面变化的影响很大，即使南美洲和非洲原来确是一块，在分裂了漫长的地质年代以后，也很难期望它们的海岸线仍然吻合。合理的比较应当以较深的边缘（如大陆坡）为标准。另外，比较的时候，两块大陆应当摆在什么相对位置上，也要有个标准，而不应只凭直观。布拉德等人采用了最小均方误差的方法，根据最精确的海深图和电子计算机运算，将南美洲和非洲在深度约为1千米的大陆边缘上拼合起来。拼合时，重叠和空隙处都表示在图上，平均误差只有88千米。用同样方法，他们将南美洲、非洲、欧洲、北美洲、格陵兰都拼在一起，发现如将西班牙做些转动，可使拼合的平均误差不超过130千米。某些古地磁的观测表明，西班牙在三叠纪的晚期可能转动过。当然，以上的拼合方案并非唯一可能的。根据地质或其他方面的考虑，还可以有其二叠纪以来，四个地块的古地磁极迁移轨迹他的拼合方案，不过差别都不大。重要的是，这些拼合的结果给人一种印象：某些大陆原来很可能连在一起，以后才分开，特别是非洲和南美洲就是如此。
第三个证据是古地磁极的迁移。岩石在由热变冷的凝固过程中，因受当时地磁场的磁化而取得了磁性。岩石磁化的方向与当时地磁场的方向是一致的。如果岩石所在的大陆在地质时期曾发生过移动，则由岩石磁性所定的地磁极和现在的地磁极位置是不一致的。岩石的年龄是可以测定的，这就可以做出各大陆的地磁极迁移轨迹。
图中所示的四个地块的古地磁极迁移轨迹都汇集在现在的地磁极附近，但在以前的地质时期则相距很远。这就是说，大陆在漂移。自二叠纪以来，最大相对位移超过了90°，约合每年4厘米。位移轨迹还说明非洲和南美洲在古生代的几亿年期间都是连在一起的，印度只是到了第三纪早期才漂移到亚洲附近。古地磁极迁移轨迹对于重建古大陆是一个重要的参考，但还不能完全确定古大陆的位置，还需要其他的数据和假定。关于古大陆的问题，现有两种设想：一种认为地球上原来只有一块泛大陆，叫做联合古陆，到三叠纪才开始分裂。另一种认为地球上原来就有两块泛大陆，在北面的叫做劳亚古陆，包括欧洲、亚洲和北美洲；在南面的叫做冈瓦纳古陆，包括南半球的各大陆，还有印度。它们也是到古生代以后才分裂。这两种设想哪个更正确，现在尚无定论。
以上三种论据都有相当大的说服力，但大陆漂移的假说，在它的旧形式下，还是不能回答大陆为什么能够在强度很大的硅镁层中漂移的问题。下面讲述的海底扩张学说给出了答案。
2.海底扩张
海洋的平均深度约为4.5千米。海底的地壳大致是分层的。海底以下主要有三层：第一层是未凝结的沉积物，厚度变化很大，约为0～2千米，密度为1.46克／厘米3，地震纵波的速度为2千米／秒。第二层是凝结的海洋沉积和玄武岩，厚度约为0.5～2千米，密度为2.4克／厘米3，地震纵波速度为4.6千米／秒。第三层是铁镁质的岩石，厚度很均匀，约为全球地震分布带示意图4.7千米，密度为3克／厘米3，地震纵波速度为6.7千米／秒。这是海洋地壳的主要岩层，以前曾叫做玄武岩层。海洋地壳以下即是地幔。第三层底部即是M间断面（或叫做莫霍界面）。多数人认为M间断面是一个化学成分的分界面，而不是一个相变分界面。地幔顶部的密度是3.3克／厘米3，地震纵波速度约为8.1千米／秒，但岩石是否是橄榄岩还是有争议的。
除了众所熟知的环太平洋地震带和欧亚地震带外，在大洋中还有一个极长的弱地震带。这个地震带下面是绵延的大洋中脊。大西洋中脊很早就已发现了，以后在太平洋和印度洋也发现有大洋中脊。在大洋中那条狭窄的地震带正标志着大洋中脊的位置。这些大洋中脊其实就是海底的巨大破裂带，全长约有8万千米。在大洋中脊上，第三层的地震纵波速度比正常值小，只有4～5.5千米／秒，它下面一层中的地震波速度约只有7.4千米／秒。M间断面在此地也不明显，地面热流则比其他地区要高。
海底扩张的假说：虽然海洋盆地是很老的，但海底却比大陆要年轻得多。现在还未在海底发现比侏罗纪更老的岩石。海底沉积的厚度很薄，海底火山的数目也比较少。这一切都说明海底的年龄不过几亿年。根据海底的一般情况和年轻的特点，在60年代初期，赫斯（H.H.Hess）和迪茨（R.s.Dietz）分别提出了一个海底扩张假说。其要点如下：
（1）地壳运动的动力主要来自地幔物质的对流，其速度每年约一至几厘米。对流发生在软流层内，它所产生的拽力作用于岩石层（圈）的底部，而不是作用于地壳的底部。大陆岩石层和海洋岩石层的强度是大致相同的。
（2）底岩石层坐落在对流循环的顶端之上，由发散区向外扩张，又由汇聚区流入地下。这个循环系统的尺度可达到几千千米。在地质时期里，对流循环的位置是有变化的，因此导致大地构造形态上的变化。大洋中脊坐落在对流的上升区，海沟在下降区。海岭上的热流较高是上升对流的标志。海岭两边的地形崎岖不平是海底扩张造成的。海底的死火山和平顶山离海岭愈远，年龄愈大，这也是海底扩张的结果。
（3）流的形态是地球内部情况所决定的，与大陆的位置无关。大陆只是像坐在传送带上，随着硅镁层一起流动。当大陆达到对流的汇聚点时，因较轻，便停在上面，而硅镁层则由大陆下面埋入地下。所以大陆是处于压应力状态之下，而海洋盆地则处于张应力的状态之下。若大陆是驮在岩石层上一起漂移，它的前缘并不受力，因而是稳定的，这相当于大西洋海岸的情况。若硅镁层由硅铝地块下流过，则大陆边缘将挤成山脉，这相当于太平洋海岸的情况。海底及其上面的沉积物在对流汇聚地方下沉，一部分受到挤压、变质与大陆熔结在一起，另一部分则沉入软流层。
（4）大洋中脊不是永久的形态，它的寿命不超过二三亿年。对流改变形态，大洋中脊也就下沉了。海底以每年几厘米的速度扩张，整个海底每三四亿年就更新一次。这就解释了海底沉积为何那样薄、海底为何没有比中生代更老的岩石的原因。
（5）地球的总体积基本上是恒定的，海洋盆地的容积也基本上不变。
海底扩张示意图这个假说在刚刚提出的时候，证据是不充分的，但以后更多的观测证明它似乎是可信的，人们认为最突出的证据是地磁场的转向和地磁异常的线性排列。
3.板块大地构造学说
这个假说认为地球的岩石层并非整体一块，而是由一些构造活动带割裂，形成几个单元，叫做岩石层板块。勒比雄（X.LePichon）最早将全球岩石层分为6个大板块，即欧亚板块、美洲板块、非洲板块、太平洋板块、印度洋板块和南极板块。
这些板块的边界并非大陆边缘，而是海岭、岛弧构造和水平大断裂。除太平洋板块完全是水域外，其余都是海陆兼有。6大板块的划分只是一个初步的方案。随着研究的进展，划分也就更详细，如提出过一个12个板块的方案。地面上所释放的机械能量绝大部分都是从一些狭窄的活动带释放出来的，地震活动带就处于板块相互作用和相对运动的边缘。大地构造运动和地震活动基本都是板块相互作用的结果。
板块在地下物质对流作用下，从海岭向两边扩张，在岛弧地区或活动大陆边缘沉入地下，通过软流层完成对流循环。在运动的过程中，各板块是互相制约的，重要的是它们的相对运动。由于板块边界有三种形态，它们之间的作用也有三种形式：海岭地区主要是张力，常造成正断层；岛弧地区主要是挤压，造成逆掩断层；转换断层上的应力主要是剪切，造成平移断层。但是应指出，三种形式不会单独地出现。海沟或是裂谷地区也可能有不小的平移。
全球六大板块分布板块假说的提出原是为了解释现代的大地构造和地震活动。对以前地质时期的活动，由于缺乏地震标志，所以很难确定板块边界。板块的边界在地质年代里是有变化的，这同海底扩张的阶段有关。现阶段的海底扩张是何时开始的，尚无定论。有人认为从中生代就已开始，也有人认为是1，000万年以前才开始的。当海底以下的对流系统变换位置时，板块的形态也就随之改观了。
4.板块大地构造学说存在的问题
新假说自提出后就引起全世界地学工作者的普遍注意，因为它有大量观测数据的支持，并对许多重大的地学问题给出较为满意的解释。但它也是在科学家的质疑中发展并逐步完善和修订的。
首先是板块的驱动力问题，直到现在还未能满意地解决。绝大多数人认为板块的运动是某种形式的对流所带动的，但具体的过程不清楚。由于地球内部存在着间断面，有人认为对流环是扁的，只在600千米以内循环，这种说法很难用理论解释。不过有关地球内部的结构和流变性质的理论一直在不断地修订。全地幔的对流运动是否存在还不能作出结论。因为在全球640，000千米的大洋中脊的裂谷处，同时发出相同规模的岩浆喷溢活动的统一命令，难道是地幔对流动力可以产生的吗？如果地幔对流不是海底扩张的动力来源，那么是什么呢？或许，这也是地质科学家们否定了这个假说以后继续寻找答案的“动力”。
其次，假说初起，特别强调板块的刚性。作为刚体的板块是整体运动的，它的变形主要发生在边界。然而观测表明，在大陆内部，岩石层的断裂褶皱是很剧烈的，远不能看为一个刚体。在大陆板块内部，例如在中国的西南地区和青藏高原，地震震中的分布范围相当广泛，与海洋中的板块边界大有不同。所谓的板内构造运动的研究是板块构造假说的一个发展。
第三，两个板块相碰的地方叫做缝合线。这种缝合线都有什么特征还研究得很不够。早期假说中的缝合线都是在海洋里，只是到了最近才注意到大陆碰撞的问题。印度洋板块与欧亚板块的缝合线大多数学者认为是沿着雅鲁藏布江延伸的。消减带的概念在此处能否应用颇成问题，因为驮着一块大陆的岩石怎样俯冲到另一块驮着大陆的岩石层下面是很难想象的。唯一的可能似乎是两块大陆之间发生大规模的剧烈挤压，从而导致喜马拉雅山的升起。在挤压的过程中，南北两地块上部的地层互相交叉是不难理解的。在青藏高原上，有些地区可以看到由南向北俯冲的地层，而在另一地区也可看到由南向北仰冲的地层。这与海洋岩石层的消减带是不同的。印度洋板块同欧亚板块碰撞，其影响决不限于青藏高原，可以说全部西南亚的现代大地构造格局都打上了这个事件的烙印。
