tectónica de placas

Durante gran parte del primer cuarto del siglo XX, la teoría predominante sobre la fuerza impulsora del movimiento de las placas tectónicas postulaba corrientes de convección a gran escala en el manto superior, que se transmitían a través de la astenosfera. Esta teoría fue presentada por Arthur Holmes y algunos precursores en la década de 1930 ^{[ 24 ]} y fue inmediatamente reconocida como la solución para la aceptación de la teoría tal como fue expuesta originalmente en los trabajos de Alfred Wegener a principios del siglo XX. Sin embargo, a pesar de su aceptación, fue objeto de un largo debate en la comunidad científica, ya que la teoría predominante aún contemplaba una Tierra estática sin continentes en movimiento hasta los importantes avances de principios de la década de 1960.

Las imágenes bidimensionales y tridimensionales del interior de la Tierra ( tomografía sísmica ) muestran una distribución de densidad lateral variable en todo el manto. Estas variaciones de densidad pueden ser de origen material (debido a la química de las rocas), mineral (debido a variaciones en las estructuras minerales) o térmico (a través de la expansión y contracción térmica producida por la energía calorífica). La manifestación de esta densidad lateral variable es la convección del manto debida a las fuerzas de flotación. ^{[ 25 ]}

La relación directa e indirecta entre la convección del manto y el movimiento de las placas es objeto de estudio y debate constantes en geodinámica . De alguna manera, esta energía debe transferirse a la litosfera para que las placas tectónicas se muevan. Se consideran dos tipos principales de mecanismos relacionados con la dinámica del manto que influyen en el movimiento de las placas: primarios (a través de las celdas de convección a gran escala) y secundarios. Los mecanismos secundarios consideran que el movimiento de las placas es impulsado por la fricción entre las corrientes de convección en la astenosfera y la litosfera suprayacente, más rígida. Esto se debe al flujo de material del manto relacionado con la fuerza de tracción descendente sobre las placas en las zonas de subducción de las fosas oceánicas. La tracción de la placa puede ocurrir en un entorno geodinámico donde las fuerzas de tracción basales continúan actuando sobre la placa a medida que se hunde en el manto (aunque quizás en mayor medida actuando tanto en la parte inferior como en la superior de la placa). Además, las placas que se desprenden y se hunden en el manto pueden generar fuerzas viscosas en el manto que impulsan las placas mediante la succión de la placa.

Las fuerzas relacionadas con la gravedad se invocan como fenómenos secundarios dentro del marco de un mecanismo impulsor más general, como las diversas formas de dinámica del manto descritas anteriormente. En las concepciones modernas, la gravedad se invoca como la principal fuerza impulsora, a través de la fuerza de arrastre de la placa a lo largo de las zonas de subducción.

Gravitational sliding away from a spreading ridge is one of the proposed driving forces: plate motion is driven by the higher elevation of plates at ocean ridges.^[34][35] As oceanic lithosphere is formed at spreading ridges from hot mantle material, it gradually cools and thickens with age (and thus adds distance from the ridge). Cool oceanic lithosphere is significantly denser than the hot mantle material from which it is derived and so with increasing thickness it gradually subsides into the mantle to compensate the greater load. The result is a slight lateral incline with increased distance from the ridge axis.

This force is regarded as a secondary force and is often referred to as "ridge push". This is a misnomer as there is no force "pushing" horizontally, indeed tensional features are dominant along ridges. It is more accurate to refer to this mechanism as "gravitational sliding", since the topography across the whole plate can vary considerably and spreading ridges are only the most prominent feature. Other mechanisms generating this gravitational secondary force include flexural bulging of the lithosphere before it dives underneath an adjacent plate, producing a clear topographical feature that can offset, or at least affect, the influence of topographical ocean ridges. Mantle plumes and hot spots are also postulated to impinge on the underside of tectonic plates.

Slab pull: Scientific opinion is that the asthenosphere is insufficiently competent or rigid to directly cause motion by friction along the base of the lithosphere. Slab pull is therefore most widely thought to be the greatest force acting on the plates. In this understanding, plate motion is mostly driven by the weight of cold, dense plates sinking into the mantle at trenches.^[11] Recent models indicate that trench suction plays an important role as well. However, the fact that the North American plate is nowhere being subducted, although it is in motion, presents a problem. The same holds for the African, Eurasian, and Antarctic plates.

Gravitational sliding away from mantle doming: According to older theories, one of the driving mechanisms of the plates is the existence of large scale asthenosphere/mantle domes, which cause the gravitational sliding of lithosphere plates away from them (see the paragraph on Mantle Mechanisms). This gravitational sliding represents a secondary phenomenon of this basically vertically oriented mechanism. It finds its roots in the Undation Model of van Bemmelen. This can act on various scales, from the small scale of one island arc up to the larger scale of an entire ocean basin.^[34][35][28]

Alfred Wegener, being a meteorologist, had proposed tidal forces and centrifugal forces as the main driving mechanisms behind continental drift; however, these forces were considered far too small to cause continental motion as the concept was of continents plowing through oceanic crust.^[36] Therefore, Wegener later changed his position and asserted that convection currents are the main driving force of plate tectonics in the last edition of his book in 1929.

However, in the plate tectonics context (accepted since the seafloor spreading proposals of Heezen, Hess, Dietz, Morley, Vine, and Matthews (see below) during the early 1960s), the oceanic crust is suggested to be in motion with the continents, which caused the proposals related to Earth rotation to be reconsidered. In more recent literature, these driving forces are:

1. Tidal drag due to the gravitational force the Moon (and the Sun) exerts on the crust of Earth.^[37]
2. Global deformation of the geoid due to small displacements of the rotational pole with respect to Earth's crust.
3. Other smaller deformation effects of the crust due to wobbles and spin movements of Earth's rotation on a smaller timescale.

Forces that are small and generally negligible are:

1. The Coriolis force.^[38][39]
2. The centrifugal force, which is treated as a slight modification of gravity.^[38][39]:249

Para que estos mecanismos sean válidos en su conjunto, deben existir relaciones sistemáticas en todo el planeta entre la orientación y la cinemática de la deformación y la cuadrícula geográfica latitudinal y longitudinal de la Tierra. Los estudios de relaciones sistemáticas realizados en la segunda mitad del siglo XIX y la primera mitad del siglo XX subrayaron precisamente lo contrario: que las placas no se habían movido en el tiempo, que la cuadrícula de deformación estaba fija con respecto al ecuador y el eje terrestres, y que las fuerzas gravitatorias actuaban generalmente en vertical y causaban solo movimientos horizontales locales (las llamadas teorías pre-tectónicas de placas, o "teorías fixistas"). Por lo tanto, estudios posteriores (que se analizan más adelante en esta página) recurrieron a muchas de las relaciones reconocidas durante este período pre-tectónico de placas para respaldar sus teorías (véanse las revisiones de estos diversos mecanismos relacionados con la rotación de la Tierra en la obra de van Dijk y colaboradores). ^{[ 40 ]}

Se ha propuesto que el papel del agua es crucial en la tectónica de placas en la Tierra. ^{[ 46 ] [ 47 ] [ 48 ]}

El vector de movimiento de una placa es función de todas las fuerzas que actúan sobre ella; sin embargo, ahí radica el problema en cuanto al grado en que cada proceso contribuye al movimiento general de cada placa tectónica.

La diversidad de entornos geodinámicos y las propiedades de cada placa son consecuencia del impacto de los diversos procesos que impulsan activamente cada una de ellas. Un método para abordar este problema consiste en considerar la velocidad relativa a la que se mueve cada placa, así como la evidencia relacionada con la importancia de cada proceso en la fuerza impulsora global sobre la placa.

Una de las correlaciones más significativas descubiertas hasta la fecha es que las placas litosféricas unidas a placas en subducción se mueven mucho más rápido que otros tipos de placas. La placa del Pacífico, por ejemplo, está esencialmente rodeada por zonas de subducción (el llamado Anillo de Fuego) y se mueve mucho más rápido que las placas de la cuenca del Atlántico, que están unidas (quizás se podría decir "soldadas") a continentes adyacentes en lugar de placas en subducción. Por lo tanto, se piensa que las fuerzas asociadas con la placa en subducción (tracción y succión de la placa) son las fuerzas impulsoras que determinan el movimiento de las placas, excepto para aquellas placas que no están siendo subducidas. ^{[ 11 ]} Sin embargo, esta visión ha sido contradicha por un estudio reciente que encontró que los movimientos reales de la placa del Pacífico y otras placas asociadas con la Dorsal del Pacífico Oriental no se correlacionan principalmente con la tracción o el empuje de la placa, sino más bien con un ascenso de convección del manto cuya expansión horizontal a lo largo de las bases de las diversas placas las impulsa a través de fuerzas de tracción relacionadas con la viscosidad. ^{[ 49 ]} Las fuerzas impulsoras del movimiento de las placas siguen siendo temas activos de investigación en curso dentro de la geofísica y la tectonofísica .

El desarrollo de la teoría de la tectónica de placas fue el cambio científico y cultural que se produjo durante un período de 50 años de debate científico. El hecho mismo de su aceptación fue un cambio de paradigma y, por lo tanto, puede clasificarse como una revolución científica, ^{[ 50 ]} ahora descrita como la Revolución de la Tectónica de Placas .

Hacia principios del siglo XX, varios teóricos intentaron, sin éxito, explicar las numerosas continuidades geográficas, geológicas y biológicas entre los continentes. En 1912, el meteorólogo Alfred Wegener describió lo que denominó deriva continental, una idea que culminó cincuenta años después en la teoría moderna de la tectónica de placas. ^{[ 51 ]}

Wegener amplió su teoría en su libro de 1915, El origen de los continentes y los océanos . ^{[ 52 ]} Partiendo de la idea (también expresada por sus precursores) de que los continentes actuales alguna vez formaron una sola masa terrestre (más tarde llamada Pangea ), Wegener sugirió que estos se separaron y se alejaron, comparándolos con "icebergs" de sial de baja densidad flotando en un mar de sima más densa . ^{[ 53 ] [ 54 ]} La evidencia que apoyaba la idea provenía de los contornos coincidentes de la costa este de Sudamérica y la costa oeste de África que Antonio Snider-Pellegrini había dibujado en sus mapas, y de la coincidencia de las formaciones rocosas a lo largo de estos bordes. La confirmación de su naturaleza contigua anterior también provino de las plantas fósiles Glossopteris y Gangamopteris , y del reptil terápsido o similar a un mamífero Lystrosaurus , todos ampliamente distribuidos por Sudamérica, África, la Antártida, India y Australia. Las pruebas de la antigua unión de estos continentes eran evidentes para los geólogos de campo que trabajaban en el hemisferio sur. El sudafricano Alex du Toit recopiló gran cantidad de información al respecto en su publicación de 1937, Nuestros continentes errantes , y fue más allá que Wegener al reconocer los fuertes vínculos entre los fragmentos de Gondwana .

El trabajo de Wegener no fue aceptado inicialmente por muchos, en parte por la falta de pruebas detalladas, pero sobre todo por la ausencia de un mecanismo físicamente plausible. La Tierra podía tener una corteza y un manto sólidos y un núcleo líquido, pero parecía imposible que partes de la corteza se desplazaran. Muchos científicos destacados de la época, como Harold Jeffreys y Charles Schuchert , criticaron abiertamente la deriva continental.

A pesar de la fuerte oposición, la visión de la deriva continental ganó apoyo y se inició un animado debate entre los "derivadores" o "movilistas" (partidarios de la teoría) y los "fijadores" (opositores). Durante las décadas de 1920, 1930 y 1940, los primeros alcanzaron hitos importantes al proponer que las corrientes de convección podrían haber impulsado los movimientos de las placas, y que la expansión podría haber ocurrido bajo el mar dentro de la corteza oceánica. Conceptos cercanos a los elementos de la tectónica de placas fueron propuestos por geofísicos y geólogos (tanto fijadores como movilistas) como Vening-Meinesz, Holmes y Umbgrove. En 1941, Otto Ampferer describió, en su publicación "Reflexiones sobre la película de la región atlántica", ^{[ 55 ]} procesos que anticipaban la expansión del fondo marino y la subducción . ^{[ 56 ] [ 57 ]} Una de las primeras piezas de evidencia geofísica que se utilizó para apoyar el movimiento de las placas litosféricas provino del paleomagnetismo . Esto se basa en el hecho de que las rocas de diferentes edades muestran una dirección de campo magnético variable , evidenciada por estudios desde mediados del siglo XIX. Los polos magnéticos norte y sur se invierten con el tiempo y, especialmente importante en los estudios paleotectónicos, la posición relativa del polo magnético norte varía con el tiempo. Inicialmente, durante la primera mitad del siglo XX, este último fenómeno se explicó introduciendo lo que se denominó "deriva polar" (véase deriva polar aparente ) (es decir, se asumió que la ubicación del polo norte se había estado desplazando con el tiempo). Sin embargo, una explicación alternativa fue que los continentes se habían movido (desplazado y rotado) con respecto al polo norte, y cada continente, de hecho, muestra su propia "trayectoria de deriva polar". A finales de la década de 1950, se demostró con éxito en dos ocasiones que estos datos podían demostrar la validez de la deriva continental: por Keith Runcorn en un artículo de 1956, ^{[ 58 ]} y por Warren Carey en un simposio celebrado en marzo de 1956. ^{[ 59 ]}

La segunda evidencia que respalda la deriva continental provino a finales de la década de 1950 y principios de la de 1960 a partir de datos sobre la batimetría de los fondos oceánicos profundos y la naturaleza de la corteza oceánica, como las propiedades magnéticas y, más generalmente, con el desarrollo de la geología marina ^{[ 60 ]} que proporcionó evidencia de la asociación de la expansión del fondo marino a lo largo de las dorsales oceánicas y las inversiones del campo magnético , publicadas entre 1959 y 1963 por Heezen, Dietz, Hess, Mason, Vine y Matthews, y Morley. ^{[ 61 ]}

Los avances simultáneos en las primeras técnicas de obtención de imágenes sísmicas en las zonas de Wadati-Benioff y sus alrededores , a lo largo de las fosas que delimitan muchos márgenes continentales, junto con muchas otras observaciones geofísicas (por ejemplo, gravimétricas) y geológicas, mostraron cómo la corteza oceánica podía desaparecer en el manto, proporcionando el mecanismo para equilibrar la extensión de las cuencas oceánicas con el acortamiento a lo largo de sus márgenes.

Todas estas evidencias, tanto del fondo oceánico como de los márgenes continentales, dejaron claro hacia 1965 que la deriva continental era factible. La teoría de la tectónica de placas se definió en una serie de artículos publicados entre 1965 y 1967. Esta teoría revolucionó las ciencias de la Tierra, explicando una amplia gama de fenómenos geológicos y sus implicaciones en otros estudios como la paleogeografía y la paleobiología .

A finales del siglo XIX y principios del XX, los geólogos asumían que las principales características de la Tierra eran fijas y que la mayoría de los accidentes geográficos, como la formación de cuencas y cordilleras, podían explicarse mediante el movimiento vertical de la corteza terrestre, descrito en la llamada teoría geosinclinal . Generalmente, esto se enmarcaba en el contexto de una Tierra que se contraía debido a la pérdida de calor en el transcurso de un período geológico relativamente corto.

Ya en 1596 se observó que las costas opuestas del océano Atlántico —o, más precisamente, los bordes de las plataformas continentales— tienen formas similares y parecen haber encajado alguna vez. ^{[ 62 ]}

Desde entonces, se propusieron muchas teorías para explicar esta aparente complementariedad, pero la suposición de una Tierra sólida hizo que estas diversas propuestas fueran difíciles de aceptar. ^{[ 63 ]}

El descubrimiento de la radiactividad y sus propiedades de calentamiento asociadas en 1895 impulsó una reevaluación de la edad aparente de la Tierra . ^{[ 64 ]} Esta se había estimado previamente a partir de su tasa de enfriamiento bajo el supuesto de que la superficie de la Tierra irradiaba como un cuerpo negro . ^{[ 65 ]} Esos cálculos habían implicado que, incluso si comenzó con un calor rojo , la Tierra habría descendido a su temperatura actual en unas pocas decenas de millones de años. Armados con el conocimiento de una nueva fuente de calor, los científicos se dieron cuenta de que la Tierra sería mucho más antigua y que su núcleo aún estaba lo suficientemente caliente como para ser líquido.

Para 1915, después de haber publicado un primer artículo en 1912, ^{[ 66 ]} Alfred Wegener estaba presentando argumentos serios a favor de la idea de la deriva continental en la primera edición de El origen de los continentes y los océanos . ^{[ 52 ]} En ese libro (reeditado en cuatro ediciones sucesivas hasta la última en 1936), señaló cómo la costa este de Sudamérica y la costa oeste de África parecían como si alguna vez hubieran estado unidas. Wegener no fue el primero en notar esto ( Abraham Ortelius , Antonio Snider-Pellegrini , Eduard Suess , Roberto Mantovani y Frank Bursley Taylor lo precedieron por mencionar solo algunos), pero fue el primero en reunir evidencia fósil , paleotopográfica y climatológica significativa para respaldar esta simple observación (y fue respaldado en esto por investigadores como Alex du Toit ). Además, cuando los estratos rocosos de los márgenes de continentes distintos son muy similares, esto sugiere que dichas rocas se formaron de la misma manera, lo que implica que estuvieron unidas inicialmente. Por ejemplo, partes de Escocia e Irlanda contienen rocas muy similares a las que se encuentran en Terranova y Nuevo Brunswick . Asimismo, las montañas Caledonianas de Europa y partes de los montes Apalaches de Norteamérica son muy similares en estructura y litología .

Sin embargo, muchos geólogos no tomaron en serio sus ideas, señalando que no existía un mecanismo aparente para la deriva continental. En concreto, no comprendían cómo la roca continental podía abrirse paso a través de la roca mucho más densa que compone la corteza oceánica. Wegener no pudo explicar la fuerza que impulsaba la deriva continental, y su reivindicación no llegó hasta después de su muerte en 1930. ^{[ 67 ]}

Dado que desde un principio se observó que, si bien el granito existía en los continentes, el fondo marino parecía estar compuesto de basalto más denso , el concepto predominante durante la primera mitad del siglo XX fue la existencia de dos tipos de corteza: la corteza continental (sial) y la corteza oceánica (sima). Además, se suponía que existía una capa estática de estratos bajo los continentes. Por lo tanto, parecía evidente que una capa de basalto (sial) subyacía a las rocas continentales.

Sin embargo, basándose en anomalías en la desviación de la línea vertical en los Andes peruanos, Pierre Bouguer dedujo que las montañas menos densas debían tener una proyección hacia abajo en la capa más densa subyacente. El concepto de que las montañas tenían "raíces" fue confirmado por George B. Airy cien años después, durante un estudio de la gravitación del Himalaya , y los estudios sísmicos detectaron variaciones de densidad correspondientes. Por lo tanto, a mediados de la década de 1950, seguía sin resolverse la cuestión de si las raíces de las montañas estaban ancladas en el basalto circundante o flotaban sobre él como un iceberg.

During the 20th century, improvements in and greater use of seismic instruments such as seismographs enabled scientists to learn that earthquakes tend to be concentrated in specific areas, most notably along the oceanic trenches and spreading ridges. By the late 1920s, seismologists were beginning to identify several prominent earthquake zones parallel to the trenches that typically were inclined 40–60° from the horizontal and extended several hundred kilometers into Earth. These zones later became known as Wadati–Benioff zones, or simply Benioff zones, in honor of the seismologists who first recognized them, Kiyoo Wadati of Japan and Hugo Benioff of the United States. The study of global seismicity greatly advanced in the 1960s with the establishment of the Worldwide Standardized Seismograph Network (WWSSN)^[68] to monitor the compliance of the 1963 treaty banning above-ground testing of nuclear weapons. The much improved data from the WWSSN instruments allowed seismologists to map precisely the zones of earthquake concentration worldwide.

Meanwhile, debates developed around the phenomenon of polar wander. Since the early debates of continental drift, scientists had discussed and used evidence that polar drift had occurred because continents seemed to have moved through different climatic zones during the past. Furthermore, paleomagnetic data had shown that the magnetic pole had also shifted during time. Reasoning in an opposite way, the continents might have shifted and rotated, while the pole remained relatively fixed. The first time the evidence of magnetic polar wander was used to support the movements of continents was in a paper by Keith Runcorn in 1956,^[58] and successive papers by him and his students Ted Irving (who was actually the first to be convinced of the fact that paleomagnetism supported continental drift) and Ken Creer.

This was immediately followed by a symposium on continental drift in Tasmania in March 1956 organised by S. Warren Carey who had been one of the supporters and promotors of Continental Drift since the thirties^[69] During this symposium, some of the participants used the evidence in the theory of an expansion of the global crust, a theory which had been proposed by other workers decades earlier. In this hypothesis, the shifting of the continents is explained by a large increase in the size of Earth since its formation. However, although the theory still has supporters in science, this is generally regarded as unsatisfactory because there is no convincing mechanism to produce a significant expansion of Earth. Other work during the following years would soon show that the evidence was equally in support of continental drift on a globe with a stable radius.

During the 1930s up to the late 1950s, works by Vening-Meinesz, Holmes, Umbgrove, and numerous others outlined concepts that were close or nearly identical to modern plate tectonics theory. In particular, the English geologist Arthur Holmes proposed in 1920 that plate junctions might lie beneath the sea, and in 1928 that convection currents within the mantle might be the driving force.^[70] Often, these contributions are forgotten because:

• At the time, continental drift was not accepted.
• Some of these ideas were discussed in the context of abandoned fixist ideas of a deforming globe without continental drift or an expanding Earth.
• They were published during an episode of extreme political and economic instability that hampered scientific communication.
• Many were published by European scientists and at first not mentioned or given little credit in the papers on sea floor spreading published by the American researchers in the 1960s.

In 1947, a team of scientists led by Maurice Ewing utilizing the Woods Hole Oceanographic Institution's research vessel Atlantis and an array of instruments, confirmed the existence of a rise in the central Atlantic Ocean, and found that the floor of the seabed beneath the layer of sediments consisted of basalt, not the granite which is the main constituent of continents. They also found that the oceanic crust was much thinner than continental crust. All these new findings raised important and intriguing questions.^[71]

Los nuevos datos recopilados sobre las cuencas oceánicas también mostraron características particulares en cuanto a la batimetría. Uno de los principales resultados de estos conjuntos de datos fue la detección de un sistema de dorsales oceánicas en todo el globo. Una conclusión importante fue que, a lo largo de este sistema, se estaba creando nuevo fondo oceánico, lo que dio origen al concepto de la " Gran Grieta Global ". Esto se describió en el artículo crucial de Bruce Heezen (1960), basado en su trabajo con Marie Tharp ^{[ 72 ]} , que desencadenaría una verdadera revolución en el pensamiento. Una profunda consecuencia de la expansión del fondo oceánico es que se estaba creando, y aún se crea, nueva corteza continuamente a lo largo de las dorsales oceánicas. Por esta razón, Heezen inicialmente defendió la llamada hipótesis de la " Tierra en expansión " de S. Warren Carey (véase más arriba). Por lo tanto, persistía la pregunta de cómo se podía añadir continuamente nueva corteza a lo largo de las dorsales oceánicas sin aumentar el tamaño de la Tierra. En realidad, esta cuestión ya había sido resuelta por numerosos científicos durante las décadas de 1940 y 1950, como Arthur Holmes, Vening-Meinesz, Coates y muchos otros: el exceso de corteza desaparecía a lo largo de las llamadas fosas oceánicas, donde se producía la denominada subducción. Por lo tanto, cuando a principios de la década de 1960 varios científicos comenzaron a analizar los datos disponibles sobre el fondo oceánico, las piezas de la teoría encajaron rápidamente.

La cuestión intrigó particularmente a Harry Hammond Hess , geólogo de la Universidad de Princeton y contralmirante de la Reserva Naval, y a Robert S. Dietz , científico del Servicio Geodésico y Costero de los Estados Unidos, quien acuñó el término expansión del fondo marino . Dietz y Hess (el primero publicó la misma idea un año antes en Nature , ^{[ 73 ]} pero la prioridad corresponde a Hess, quien ya había distribuido un manuscrito inédito de su artículo de 1962 para 1960) ^{[ 74 ]} se encontraban entre el pequeño grupo que realmente comprendió las amplias implicaciones de la expansión del fondo marino y cómo eventualmente coincidiría con las ideas, en ese momento poco convencionales y no aceptadas, de la deriva continental y los elegantes y movilísticos modelos propuestos por trabajadores anteriores como Holmes.

In the same year, Robert R. Coats of the U.S. Geological Survey described the main features of island arc subduction in the Aleutian Islands.^[75] His paper, though little noted (and sometimes even ridiculed) at the time, has since been called "seminal" and "prescient". In reality, it shows that the work by the European scientists on island arcs and mountain belts performed and published during the 1930s up until the 1950s was applied and appreciated also in the United States.

If Earth's crust was expanding along the oceanic ridges, Hess and Dietz reasoned like Holmes and others before them, it must be shrinking elsewhere. Hess followed Heezen, suggesting that new oceanic crust continuously spreads away from the ridges in a conveyor belt–like motion. And, using the mobilistic concepts developed before, he correctly concluded that many millions of years later, the oceanic crust eventually descends along the continental margins where oceanic trenches—very deep, narrow canyons—are formed, e.g. along the rim of the Pacific Ocean basin. The important step Hess made was that convection currents would be the driving force in this process, arriving at the same conclusions as Holmes had decades before with the only difference that the thinning of the ocean crust was performed using Heezen's mechanism of spreading along the ridges. Hess therefore concluded that the Atlantic Ocean was expanding while the Pacific Ocean was shrinking. As old oceanic crust is "consumed" in the trenches (like Holmes and others, he thought this was done by thickening of the continental lithosphere, not, as later understood, by underthrusting at a larger scale of the oceanic crust itself into the mantle), new magma rises and erupts along the spreading ridges to form new crust. In effect, the ocean basins are perpetually being "recycled", with the forming of new crust and the destruction of old oceanic lithosphere occurring simultaneously. Thus, the new mobilistic concepts neatly explained why Earth does not get bigger with sea floor spreading, why there is so little sediment accumulation on the ocean floor, and why oceanic rocks are much younger than continental rocks.

A partir de la década de 1950, científicos como Victor Vacquier , utilizando instrumentos magnéticos ( magnetómetros ) adaptados de dispositivos aéreos desarrollados durante la Segunda Guerra Mundial para detectar submarinos , comenzaron a reconocer extrañas variaciones magnéticas en el lecho marino. Este hallazgo, aunque inesperado, no fue del todo sorprendente, ya que se sabía que el basalto —la roca volcánica rica en hierro que compone el lecho marino— contiene un mineral fuertemente magnético ( magnetita ) y puede distorsionar localmente las lecturas de la brújula. Esta distorsión fue reconocida por los marineros islandeses ya a finales del siglo XVIII. Más importante aún, dado que la presencia de magnetita confiere al basalto propiedades magnéticas medibles, estas variaciones magnéticas recién descubiertas proporcionaron otro medio para estudiar el lecho marino profundo. Cuando la roca recién formada se enfría, estos materiales magnéticos registran el campo magnético terrestre de ese momento.

A medida que se cartografiaba una mayor extensión del lecho marino durante la década de 1950, las variaciones magnéticas resultaron no ser aleatorias ni aisladas, sino que revelaron patrones reconocibles. Al cartografiar estos patrones magnéticos en una amplia región, el lecho oceánico mostró un patrón similar al de una cebra : una franja con polaridad normal y la franja contigua con polaridad invertida. El patrón general, definido por estas bandas alternas de roca con polaridad normal e inversa, se conoció como franjas magnéticas y fue publicado por Ron G. Mason y colaboradores en 1961, quienes, sin embargo, no encontraron una explicación para estos datos en términos de expansión del lecho marino, como sí lo hicieron Vine, Matthews y Morley unos años más tarde. ^{[ 76 ]}

El descubrimiento de las franjas magnéticas requería una explicación. A principios de la década de 1960, científicos como Heezen, Hess y Dietz comenzaron a teorizar que las dorsales oceánicas marcan zonas estructuralmente débiles donde el fondo oceánico se está dividiendo longitudinalmente a lo largo de la cresta de la dorsal (véase el párrafo anterior). El nuevo magma proveniente de las profundidades de la Tierra asciende fácilmente a través de estas zonas débiles y finalmente entra en erupción a lo largo de la cresta de las dorsales, creando nueva corteza oceánica. Este proceso, inicialmente denominado «hipótesis de la cinta transportadora» y posteriormente llamado expansión del fondo oceánico, que opera durante millones de años, continúa formando nuevo fondo oceánico a lo largo de los 50 000  km de longitud del sistema de dorsales oceánicas.

Solo cuatro años después de que se publicaran los mapas con el "patrón de cebra" de franjas magnéticas, Lawrence Morley , y Fred Vine y Drummond Matthews , reconocieron independientemente el vínculo entre la expansión del fondo marino y estos patrones en 1963, ^{[ 77 ]} (la hipótesis de Vine-Matthews-Morley ). Esta hipótesis vinculó estos patrones con las inversiones geomagnéticas y fue respaldada por varias líneas de evidencia: ^{[ 78 ]}

1. Las franjas son simétricas alrededor de las crestas de las dorsales oceánicas; en la cresta de la dorsal o cerca de ella, las rocas son muy jóvenes y se vuelven progresivamente más antiguas a medida que se alejan de la cresta de la dorsal;
2. Las rocas más jóvenes en la cresta de la cordillera siempre tienen polaridad moderna (normal);
3. Las franjas de roca paralelas a la cresta de la cordillera alternan su polaridad magnética (normal-invertida-normal, etc.), lo que sugiere que se formaron durante diferentes épocas, documentando los episodios de polaridad normal e inversión del campo magnético terrestre (ya conocidos por estudios independientes).

Al explicar tanto las franjas magnéticas con forma de cebra como la formación del sistema de dorsales oceánicas, la hipótesis de la expansión del fondo marino (SFS) rápidamente ganó adeptos y representó otro gran avance en el desarrollo de la teoría de la tectónica de placas. Además, la corteza oceánica pasó a ser apreciada como una "grabación" natural de la historia de las inversiones del campo geomagnético (GMFR) del campo magnético terrestre. Se dedicaron extensos estudios a la calibración de los patrones de inversión normal en la corteza oceánica, por un lado, y a las escalas de tiempo conocidas derivadas de la datación de capas de basalto en secuencias sedimentarias ( magnetoestratigrafía ), por otro, para obtener estimaciones de las tasas de expansión pasadas y reconstrucciones de placas.

Tras todas estas consideraciones, la tectónica de placas (o, como se la denominó inicialmente, "Nueva Tectónica Global") fue rápidamente aceptada y le siguieron numerosos artículos que definieron los conceptos:

• En 1965, Tuzo Wilson, quien había sido promotor de la hipótesis de la expansión del fondo oceánico y la deriva continental desde el principio ^{[ 79 ],} agregó el concepto de fallas transformantes al modelo, completando las clases de tipos de fallas necesarias para que la movilidad de las placas en el globo funcionara. ^{[ 80 ]}
• En 1965 se celebró en la Royal Society de Londres un simposio sobre la deriva continental que debe considerarse el inicio oficial de la aceptación de la tectónica de placas por parte de la comunidad científica, y cuyos resúmenes se publicaron como Blackett, Bullard y Runcorn (1965) . En este simposio, Edward Bullard y sus colaboradores demostraron mediante un cálculo informático cómo encajarían mejor los continentes a ambos lados del Atlántico para cerrar el océano, lo que se conoció como el famoso "ajuste de Bullard".
• En 1966, Wilson publicó el artículo que hacía referencia a reconstrucciones tectónicas de placas anteriores, introduciendo el concepto de lo que se conoció como el " Ciclo de Wilson ". ^{[ 81 ]}
• En 1967, en la reunión de la Unión Geofísica Americana , W. Jason Morgan propuso que la superficie de la Tierra consta de 12 placas rígidas que se mueven unas con respecto a otras. ^{[ 82 ]}
• Dos meses después, Xavier Le Pichon publicó un modelo completo basado en seis placas principales con sus movimientos relativos, lo que marcó la aceptación final de la tectónica de placas por parte de la comunidad científica. ^{[ 83 ]}
• En ese mismo año, McKenzie y Parker presentaron de forma independiente un modelo similar al de Morgan, utilizando traslaciones y rotaciones en una esfera para definir los movimientos de la placa. ^{[ 84 ]}
• Desde ese momento en adelante, las discusiones se han centrado en el papel relativo de las fuerzas que impulsan la tectónica de placas, con el fin de evolucionar de un concepto cinemático a una teoría dinámica. ^{[ 85 ]} Inicialmente, estos conceptos se centraron en la convección del manto, siguiendo los pasos de A. Holmes, e introdujeron también la importancia de la atracción gravitatoria de las placas subducidas a través de los trabajos de Elsasser, Solomon, Sleep, Uyeda y Turcotte. Otros autores evocaron fuerzas impulsoras externas debidas al arrastre de marea de la Luna y otros cuerpos celestes, y, especialmente desde el año 2000, con la aparición de modelos computacionales que reproducen el comportamiento del manto terrestre en primer orden, ^{[ 86 ] [ 87 ]} siguiendo los conceptos unificadores más antiguos de van Bemmelen, los autores reevaluaron el importante papel de la dinámica del manto. ^{[ 88 ]}

Los límites de placas activas se definen por su sismicidad. ^{[ 91 ]} Los límites de placas pasadas dentro de las placas existentes se identifican a partir de diversas evidencias, como la presencia de ofiolitas que son indicativas de océanos desaparecidos. ^{[ 92 ]}

El momento de aparición de la tectónica de placas en la Tierra ha sido objeto de considerable controversia, con estimaciones que varían enormemente entre los investigadores, abarcando el 85% de la historia de la Tierra. ^{[ 93 ]} Algunos autores han sugerido que durante al menos parte del período Arcaico (hace ~4-2.5 mil millones de años) el manto era entre 100 y 250  °C más caliente que en la actualidad, lo que se considera incompatible con la tectónica de placas de estilo moderno, y que la Tierra pudo haber tenido una tapa estancada u otros tipos de regímenes. La naturaleza cada vez más félsica de las rocas preservadas entre hace 3 y 2.5 mil millones de años implica que las zonas de subducción habían surgido para entonces, con circones preservados que sugieren que la subducción pudo haber comenzado hace 3.8 mil millones de años. Las primeras zonas de subducción parecen haber sido temporales y localizadas, aunque el grado de subducción es controvertido. Se sugiere que la tectónica de placas moderna surgió hace al menos 2200 millones de años con la formación del primer supercontinente reconocido, Columbia, aunque algunos autores han sugerido que la tectónica de placas de estilo moderno no apareció hasta hace 800 millones de años, basándose en la aparición tardía de tipos de rocas como el esquisto azul , que requieren material subducido frío. ^{[ 93 ]} Otros autores han sugerido que la tectónica de placas ya era funcional en el Hádico , hace más de 4000 millones de años. ^{[ 94 ]}

Various types of quantitative and semi-quantitative information are available to constrain past plate motions. The geometric fit between continents, such as between west Africa and South America is still an important part of plate reconstruction. Magnetic stripe patterns provide a reliable guide to relative plate motions going back into the Jurassic period.^[95] The tracks of hotspots give absolute reconstructions, but these are only available back to the Cretaceous.^[96] Older reconstructions rely mainly on paleomagnetic pole data, although these only constrain the latitude and rotation, but not the longitude. Combining poles of different ages in a particular plate to produce apparent polar wander paths provides a method for comparing the motions of different plates through time.^[97] Additional evidence comes from the distribution of certain sedimentary rock types,^[98] faunal provinces shown by particular fossil groups, and the position of orogenic belts.^[96]

Venus shows no evidence of active plate tectonics. There is debatable evidence of active tectonics in the planet's distant past; however, events taking place since then (such as the plausible and generally accepted hypothesis that the Venusian lithosphere has thickened greatly over the course of several hundred million years) has made constraining the course of its geologic record difficult. However, the numerous well-preserved impact craters have been used as a dating method to approximately date the Venusian surface (since there are thus far no known samples of Venusian rock to be dated by more reliable methods). Dates derived are dominantly in the range 500 to 750 million years ago, although ages of up to 1,200 million years ago have been calculated. This research has led to the fairly well accepted hypothesis that Venus has undergone an essentially complete volcanic resurfacing at least once in its distant past, with the last event taking place approximately within the range of estimated surface ages. While the mechanism of such an impressive thermal event remains a debated issue in Venusian geosciences, some scientists are advocates of processes involving plate motion to some extent.

One explanation for Venus's lack of plate tectonics is that on Venus temperatures are too high for significant water to be present.^[104][105] Earth's crust is soaked with water, and water plays an important role in the development of shear zones. Plate tectonics requires weak surfaces in the crust along which crustal slices can move, and it may well be that such weakening never took place on Venus because of the absence of water. However, some researchers^[106] remain convinced that plate tectonics is or was once active on this planet.

Mars is considerably smaller than Earth and Venus, and there is evidence for ice on its surface and in its crust.

In the 1990s, it was proposed that Martian Crustal Dichotomy was created by plate tectonic processes.^[107] Scientists have since determined that it was created either by upwelling within the Martian mantle that thickened the crust of the Southern Highlands and formed Tharsis^[108] or by a giant impact that excavated the Northern Lowlands.^[109]

Valles Marineris may be a tectonic boundary.^[110]

Observations made of the magnetic field of Mars by the Mars Global Surveyor spacecraft in 1999 showed patterns of magnetic striping discovered on this planet. Some scientists interpreted these as requiring plate tectonic processes, such as seafloor spreading.^[111] However, their data failed a "magnetic reversal test", which is used to see if they were formed by flipping polarities of a global magnetic field.^[112]

On Earth-sized planets, plate tectonics is more likely if there are oceans of water. However, in 2007, two independent teams of researchers came to opposing conclusions about the likelihood of plate tectonics on larger super-Earths^[117][118] with one team saying that plate tectonics would be episodic or stagnant^[119] and the other team saying that plate tectonics is very likely on super-earths even if the planet is dry.^[103]

Consideration of plate tectonics is a part of the search for extraterrestrial intelligence and extraterrestrial life.^[120]