ตามทฤษฎีการแปรสัณฐานของแผ่นธรณีภาค plate tectonics ข้อใดไม่ได้รวมอยู่ในทวีป กอนด์วานา

 เปลือกโลกมีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา เราเรียกกระบวนการที่โลกสร้างและทำลายแผ่นเปลือกโลกนี้ว่า "ธรณีแปรสัณฐาน ธรณีภาค" หรือ "เพลต เทคโทนิกส์" (Plate Tectonics) คำว่า "เพลต" หมายถึงแผ่นธรณีภาค  ส่วน "เทคโทนิกส์" เป็นคำภาษากรีกหมายถึงการสร้างขึ้นใหม่ ฉะนั้นเพลต เทคโทนิกส์จึงแปลตรงตัวว่า กระบวนการสร้างแผ่นธรณีภาค

ทวีปในอดีต

  อัลเฟรด เวเกเนอร์ (Alfred Wegener) นักอุตุนิยมวิทยาชาวเยอรมันในต้นคริสต์ศตวรรษที่ 20 ตั้งข้อสังเกตว่า รูปร่างโค้งชายฝั่งตะวันออกของทวีปอเมริกาใต้สอดรับกับโค้งชายฝั่งตะวันตกของทวีปแอฟริกา เขาได้ตั้งสมมติฐานว่า เมื่อประมาณสองร้อยล้านปีมาแล้ว ทวีปทั้งหลายเคยอยู่ชิดติดกันเป็นมหาทวีปชื่อว่า พันเจีย (Pangaea) ซึ่งประกอบด้วยดินแดนตอนเหนือชื่อ ลอเรเซีย (Laurasia) และดินแดนตอนใต้ชื่อ กอนด์วานา (Gondwana) ดังภาพที่ 1 โดยมีหลักฐานสนับสนุนได้แก่ รูปร่างโค้งเว้าของทวีป ฟอสซิลไดโนเสาร์และพืชโบราณ  ร่องรอยของธารน้ำแข็งและภูมิอากาศในอดีต รวมทั้งโครงสร้างทางธรณีวิทยา เช่น องค์ประกอบและอายุหิน

 นักธรณีวิทยาพบว่า ทวีปที่สัณนิษฐานว่า เคยอยู่ชิดติดกัน จะมีซากฟอสซิลที่เหมือนกัน เช่น ไซโนกาทัส(Cynogathus) สัตว์เลื้อยคลานในยุคไทรแอสสิคอาศัยอยู่ในบราซิลและแอฟริกา, ลีสโทรซอรัส (Lystrosaurus) อาศัยอยู่ในแอฟริกา อินเดีย และแอนตาร์กติก, มีโซซอรัส (Mesosaurus) อาศัยอยู่ในตอนใต้ของอเมริกาใต้และแอฟริกา, ต้นกลอสโซเทรีส (Grossoteris) เคยแพร่พันธุ์อยู่ในอเมริกา แอฟริกา อินเดีย แอนตาร์กติก และออสเตรเลีย

 นักอุตุนิยมวิทยาพบร่องรอยของธารน้ำแข็งโบราณในทวีปอเมริกาใต้ แอฟริกา อินเดีย ออสเตรเลีย และแอนตาร์กติก  นักธรณีวิทยาพบว่า ภายใต้พื้นที่ทะเลทรายของอเมริกาเหนือและเอเชียกลาง ซึ่งเป็นแหล่งถ่านหินและน้ำมันดิบในปัจจุบัน  ในอดีตเคยเป็นเขตศูนย์สูตรซึ่งอุดมไปด้วยป่าไม้ขนาดใหญ่ ซึ่งกลายเป็นแหล่งเชื้อเพลิงฟอสซิลในปัจจุบัน นอกจากนี้นักธรณีได้ทำการตรวจสอบอายุหินฐานซึ่งวางตัวอยู่ชั้นล่างสุด ในบริเวณตอนใต้ของทวีปอเมริกาใต้ แอฟริกา อินเดีย ออสเตรเลีย และแอนตาร์กติก พบว่าหินบริเวณเหล่านี้มีอายุเก่าไล่เลี่ยกัน 

 ในปี พ.ศ.2509 นักธรณีวิทยาชาวแคนาดาชื่อ จอห์น ทูโซ วิลสัน (John Tuzo Wilson) ได้ตั้งสมมติฐานว่า เปลือกโลกถูกทำลายและสร้างขี้นใหม่ในลักษณะรีไซเคิลทุกๆ 500 ล้านปี เนื่องจากโลกของเรามีเส้นรอบวงยาวประมาณ 40,000 กิโลเมตร จึงคำนวณได้ว่า เปลือกโลกเคลื่อนที่ด้วยความเร็วปีละ 4 เซนติเมตร ดังนั้นเปลือกโลกซึ่งแยกตัวออกจากกันในซีกโลกหนึ่ง จะเคลื่อนที่ไปชนกันในซีกโลกตรงข้ามโดยใช้เวลาประมาณ 500 ล้านปี

 เปลือกโลกมหาสมุทรเกิดขึ้นใหม่จากการโผล่ขึ้นของหินหนืดในจุดร้อน (Hot spot) ใต้เปลือกโลก  หินหนืดจากฐานธรณีภาคดันเปลือกทวีปทั้งสองให้แยกจากกัน และเคลื่อนที่ไปชนกับเปลือกโลกมหาสมุทรในซีกโลกฝั่งตรงข้าม ซึ่งมีอุณหภูมิต่ำกว่าให้จมตัวลง การชนกันทำให้มหาสมุทรทางด้านตรงข้ามมีขนาดเล็กลง

         จากนั้นเปลือกโลกทวีปเคลื่อนที่ไปชนกัน ทำให้เกิดมหาทวีปในซีกโลกหนึ่ง (เช่น พันเจีย) และเกิดมหาสมุทรขนาดใหญ่ในซีกตรงข้าม 

        เมื่อเวลาผ่านไป หินหนืดที่เกิดจากจุดร้อนใต้เปลือกโลก ดันให้เปลือกโลกทวีปเแยกออกจากกัน เกิดเปลือกโลกมหาสมุทรขึ้นมาใหม่ ดันเปลือกทวีปให้แยกตัวจากกัน และเคลื่อนที่ไปชนกับเปลือกโลกมหาสมุทรในซีกตรงข้าม มหาสมุทรจึงมีขนาดเล็กลง และท้ายที่สุดเปลือกทวีปทั้งสองก็จะชนกันเป็นมหาทวีปอีกครั้ง กระบวนการเช่นนี้เรียกว่า วัฏจักรวิลสัน (Wilson's cycle)

แผ่นธรณี

เปลือกโลกมิได้เป็นแผ่นเดียวต่อเนื่องเหมือนลูกปิงปอง หากแต่เหมือนเปลือกไข่ที่แตกร้าวหลายแผ่นเรียงชิดติดกันเรียกว่า “แผ่นธรณี"(Plate) โดยมีจำนวนประมาณ 15 เพลต แผ่นธรณีที่มีพื้นที่ขนาดใหญ่ ได้แก่ แผ่นแปซิฟิก แผ่นอเมริกาเหนือ แผ่นอเมริกาใต้ แผ่นยูเรเซีย

 แผ่นแอฟริกา แผ่นอินโด-ออสเตรเลีย และแผ่นแอนตาร์กติก เป็นต้น  แผ่นแปซิฟิกเป็นแผ่นธรณีที่มีขนาดใหญ่ที่สุด 

กินอาณาเขตหนึ่งในสามของพื้นผิวโลก

หลังจากที่โลกก่อกำเนิดมาเมื่อ 4,600 ล้านปีที่แล้ว โลกค่อยๆ เย็นตัวลงอย่างช้าๆ ภายในแก่นกลางโลกยังร้อนระอุด้วยแรงกดดันจากแรงโน้มถ่วง และกัมมันตภาพรังสีซึ่งเกิดจากการสลายตัวของธาตุที่อยู่ภายใน   ดังนั้นเปลือกโลกซึ่งอยู่บนขอบด้านนอกสามารถแผ่ความร้อนคืนสู่อวกาศ 

        ธรณีภาค (Lithosphere) ประกอบด้วย เปลือกโลกทวีป เปลือกโลกมหาสมุทร และเนื้อโลกชั้นบนสุด (Uppermost Mantle) ซึ่งเปรียบเสมือนสายพานรองรับเปลือกโลกอีกทีหนึ่ง มีสถานะเป็นของแข็ง

        ฐานธรณีภาค (Asthenosphere) คือบริเวณเนื้อโลกชั้นบน (Upper mantle) ซึ่งอยู่ใต้ธรณีภาคลงมา  อุณหภูมิที่สูงทำให้วัสดุในชั้นนี้เป็นของแข็งเนื้ออ่อน เคลื่อนที่ด้วยการพาความร้อน (Convection cell) คล้ายน้ำเดือดในหม้อต้มน้ำ  เมื่อมีอุณหภูมิสูงก็จะขยายตัวและลอยสูงขึ้น เมื่อเย็นตัวก็จะหดตัวและจมลง หมุนเวียนเรื่อยไปเป็นวัฏจักรดังภาพที่ 3  ฐานธรณีภาคจึงเปรียบเสมือนวงล้อที่ขับเคลื่อนสายพานซึ่งเป็นธรณีภาค ให้เคลื่อนที่จมตัวและเกิดขึ้นใหม่เป็นวัฏจักรหิน (Rock cycle) เราเรียกกระบวนการเช่นนี้ว่า "ธรณีแปรสัณฐาน ธรณีภาค" หรือ "เพลต เทคโทนิกส์" (Plate Tectonics) คำว่า "เพลต" หมายถึงแผ่นธรณีภาค  ส่วนคำว่า "เทคโทนิกส์" มาจากภาษากรีกหมายถึงการสร้างขึ้นใหม่ ฉะนั้นเพลต เทคโทนิกส์จึงแปลตรงตัวว่า กระบวนการสร้างแผ่นธรณี     ภาพที่ 3 แสดงให้เห็นกระบวนการธรณีแปรสัณฐานดังนี้ 

• ซลล์การพาความร้อนจากภายในของโลก (Convection cell) ในฐานธรณีภาคดันพื้นมหาสมุทรขึ้นมากลายเป็น “สันเขาใต้มหาสมุทร” (Mid-ocean ridge) แมกมาซึ่งโผล่ขึ้นมา ผลักเปลือกโลกมหาสมุทรให้เคลื่อนที่ขยายตัวออกทางด้านข้าง

• เนื่องจากเปลือกโลกมหาสมุทรมีความหนาแน่นมากกว่าเปลือกโลกทวีป ดังนั้นเมื่อเปลือกโลกมหาสมุทรชนกับเปลือกโลกทวีป เปลือกโลกมหาสมุทรจะมุดตัวต่ำลงกลายเป็น “เหวมหาสมุทร” (Trench) และถูกหลอมละลายเป็นเนื้อโลกอีกครั้งหนึ่ง 

• มวลหินหนืดร้อนที่เกิดขึ้นจากการรีไซเคิลของเปลือกโลกมหาสมุทรที่จมตัวลง มีความหนาแน่นน้อยกว่าเนื้อโลก จึงลอยตัวแทรกขึ้นมาเป็นแนวภูเขาไฟ เช่น เทือกเขาแอนดีสทางฝั่งตะวันตกของทวีปอเมริกาใต้

แผ่นธรณีเคลื่อนที่เข้าหากัน

รอยต่อของแผ่นธรณีเคลื่อนที่เข้าหากัน (Covergent plate boundary) เกิดขึ้นในบริเวณที่แผ่นธรณีปะทะกันซึ่งเรียกว่า "เขตมุดตัว" (Subduction zone) ซึ่งมักจะทำให้เกิดแผ่นดินไหวอย่างรุนแรง โดยมีจุดศูนย์กลางแผ่นดินไหวอยู่ในระดับลึก เนื่องจากแผ่นธรณีด้านหนึ่งมุดตัวลงสู่ชั้นฐานธรณีแล้วหลอมละลาย หากแนวปะทะเกิดขึ้นใต้มหาสมุทร น้ำทะเลในบริเวณโดยรอบจะเคลื่อนที่จมเข้าหากันแล้วสะท้อนกลับ ทำให้เกิดคลื่นสึนามิ  รอยต่อของแผ่นธรณีเคลื่อนที่เข้าหากันมี 3 รูปแบบคือ แผ่นธรณีมหาสมุทรชนกัน แผ่นธรณีมหาสมุทรชนกับแผ่นธรณีทวีป และแผ่นธรณีทวีปชนกัน 

แผ่นธรณีมหาสมุทรชนกัน 

        แผ่นธรณีมหาสมุทรเกิดขึ้นและเคลื่อนที่ออกจากจุดกำเนิด บริเวณรอยต่อที่แผ่นธรณีเคลื่อนที่ออกจากกัน แรงขับดันจากเซลล์การพาความร้อน (Convection cell) ในชั้นฐานธรณีภาค ทำให้แผ่นธรณีมหาสมุทรสองแผ่นเคลื่อนที่ปะทะกัน ดังภาพที่ 1   แผ่นธรณีที่มีอายุมากกว่า มีอุณหภูมิต่ำกว่า และมีความหนาแน่นมากกว่า จะจมตัวลงในเขตมุดตัว ทำให้เกิดร่องลึกก้นสมุทร (Mid oceanic trench) เมื่อแผ่นธรณีจมตัวลง เปลือกมหาสมุทรและเนื้อโลกชั้นบนสุดซึ่งมีจุดหลอมเหลวต่ำจะหลอมละลายเป็นหินหนืด ซึ่งมีความหนาแน่นต่ำกว่าเนื้อโลกในชั้นฐานธรณีภาค  จึงลอยตัวขึ้นดันพื้นผิวโลกให้เกิดเป็นหมู่เกาะภูเขาไฟรูปโค้ง (Volcanic island arc) เรียงตัวขนานกับแนวร่องลึกก้นสมุทร  บรรดาหินปูนซึ่งเกิดจากสิ่งมีชีวิตใต้ทะเล เช่น ปะการัง เป็นตะกอนคาร์บอนเนตมีจุดเดือดต่ำ เมื่อถูกความร้อนจะเปลี่ยนสถานะเป็นแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ ลอยตัวสูงขึ้นปลดปล่อยออกทางปล่องภูเขาไฟ ทำให้เกิดการหมุนเวียนของวัฏจักรคาร์บอนและธาตุอาหาร  ตัวอย่างหมู่เกาะภูเขาไฟที่เกิดขึ้นด้วยกระบวนการนี้ ได้แก่ หมู่เกาะฟิลิปปินส์ และ หมู่เกาะญี่ปุ่น

แผ่นธรณีมหาสมุทรชนกับแผ่นธรณีทวีป 

        แผ่นธรณีมหาสมุทรเป็นหินบะซอลต์ มีความหนาแน่นมากกว่าแผ่นธรณีทวีปซึ่งเป็นหินแกรนิต เมื่อแผ่นธรณีทั้งสองปะทะกัน แผ่นธรณีมหาสมุทรจะจมตัวลงและหลอมละลายเป็นหินหนืด เนื่องจากหินหนืดมีความหนาแน่นน้อยกว่าเนื้อโลกในชั้นฐานธรณีภาค มันจึงยกตัวขึ้นดันเปลือกโลกทวีปให้กลายเป็นเทือกเขาสูง เกิดแนวภูเขาไฟเรียงรายตามชายฝั่ง ขนานกับร่องลึกก้นสมุทร ตัวอย่างเทือกเขาที่เกิดขี้นด้วยกระบวนการนี้ ได้แก่ เทือกเขาแอนดีส บริเวณชายฝั่งตะวันตกของทวีปอเมริกาใต้ 

แผ่นธรณีทวีปชนกัน

        แผ่นธรณีทวีปมีความหนามากกว่าแผ่นธรณีมหาสมุทร ดังนั้นเมื่อแผ่นธรณีทวีปปะทะกัน แผ่นหนึ่งจะมุดตัวลงสู่ชั้นฐานธรณีภาค  อีกแผ่นหนึ่งจะถูกยกเกยสูงขึ้น กลายเป็นเทือกเขาที่สูงมาก เป็นแนวยาวขนานกับแนวปะทะ ดังภาพที่ 3  ตัวอย่างเทือกเขาสูงที่เกิดขึ้นด้วยกระบวนการนี้ ได้แก่  เทือกเขาหิมาลัย ในประเทศเนปาล,  เทือกเขาแอลป์ ในทวีปยุโรป

แผ่นธรณีเคลื่อนที่ออกจากกัน

รอยต่อแผ่นธรณีเคลื่อนที่ออกจากกัน (Divergent plate boundaries) เกิดขึ้นเนื่องจากแรงดันในชั้นฐานธรณีภาค ดันให้แผ่นธรณีโก่งตัวขึ้นจนเกิดรอยแตก แมกมาอยู่ภายในดันตัวออก ทำให้แผ่นธรณีเคลื่อนที่แยกจากกัน การเคลื่อนที่ของแผ่นธรณีในลักษณะนี้ทำให้เกิดแผ่นดินไหวไม่รุนแรง โดยมีศูนย์กลางอยู่ในระดับตื้น  รอยต่อซึ่งเกิดจากแผ่นธรณีเคลื่อนที่ออกจากกันมี 2 ลักษณะ คือ แผ่นธรณีทวีปเคลื่อนที่ออกจากกัน และแผ่นธรณีมหาสมุทรเคลื่อนที่ออกจากกัน 

แผ่นธรณีทวีปเคลื่อนที่ออกจากกัน
        แรงดันในชั้นฐานธรณีภาคดันให้แผ่นธรณีทวีปโก่งตัว ส่วนยอดของรอยโ่ก่งยืดตัวออกและบางลงจนเกิดรอยแตก และทรุดตัวลงกลายเป็น "หุบเขาทรุด" (Rift valley)  แมกมาผลักให้แผ่นธรณีแยกออกจากกัน ตัวอย่างเช่น ทะเลสาบมาลาวี ในทวีปแอฟริกา และ ทะเลแดง ซึ่งกันระหว่างทวีปแอฟริกากับคาบสมุทรอาหรับ 

แผ่นธรณีมหาสมุทรเคลื่อนที่ออกจากกัน
        แรงดันในชั้นฐานธรณีภาคดันให้แผ่นธรณีมหาสมุทรยกตัวขึ้นเป็นสันเขาใต้สมุทร (Mid oceanic ridge) แล้วเกิดรอยแตกที่ส่วนยอด แมกมาผลักให้แผ่นธรณีมหาสมุทรแยกออกจากกัน ตัวอย่างเช่น สันเขาใต้มหาสมุทรแอตแลนติก 

แผ่นธรณีเคลื่อนที่ผ่านกัน

สันเขาใต้สมุทร (Mid oceanic ridge) เป็นบริเวณที่แมกมาโผล่ขึ้นมาแล้วดันแผ่นธรณีให้แยกออกจากกัน เนื่องจากแผ่นธรณีมีความหนาแน่นไม่เท่ากัน สันเขาใต้สมุทรจึงไม่สามารถต่อยาวเป็นแนวเดียว ทว่าเยื้องสลับกันคล้ายรอยตะเข็บ  ด้วยเหตุนี้แผ่นธรณีที่เพิ่งเกิดขึ้นมาใหม่จึงเคลื่อนที่สวนทางกัน ในแนวตั้งฉากกับสันเขาใต้สมุทร เกิดเป็นรอยเลื่อนทรานสฟอร์ม (Transform fault)  ปรากฏการณ์นี้ทำให้เกิดแผ่นดินไหวในระดับตื้น มีความรุนแรงปานกลาง ถ้าเกิดขึ้นบนแผ่นดินจะทำให้ถนนขาด  สายน้ำเปลี่ยนทิศทางการไหล หรือทำให้เกิดหน้าผาและน้ำตก 

รอยเลื่อนซานแอนเดรีย