3 地质拼图
地球已存在了大约46亿年，在这期间，陆地和海洋都发生了很大的变化。新的地壳岩石不断被创造出来，它们中的一些会在地表待很长时间，而另一些则只能短暂停留，还有一些被摧毁及再循环。
只需对现代世界地图瞥一眼，人们也许就能发现大陆像是被竖锯切成块，很多大陆是可以大致拼在一起的——这最早是在1620年发现的。1912年，奥地利气象学家阿尔弗雷德·魏格纳出版了一本书，其中指出非洲西海岸和南美洲东海岸岩石中发现的古老化石残留很相似。因此，他猜测这也许不仅仅是巧合，是不是意味着这两块大陆曾经是连在一起的呢？
这个想法最初并没有受到重视。然而，20世纪50年代晚期到60年代初期，利用地球化学、地球物理学领域的新技术以及古生物学、地层学的传统方法取得的突破，证明魏格纳当初的猜测是正确的——大陆确实漂移过。现在，新的理解是：地球的岩石圈是分割的，单个的板块都处于不断的运动中。
活动带和稳定带
大部分地球地壳的地质状况在多数时间内都是很稳定的。剧烈的地质活动只限于狭窄的线形地带，被称为活动带——通常处在板块边缘，火山、地震和造山运动一般发生在这里。在活动带之间是广阔且相对平坦的稳定带。
每一处稳定的大陆地区都是由好几部分构成的。因此，澳大利亚和北美内陆地区都是很平坦的，并且自前寒武纪时期（40多亿年前的地球形成时期）以来就没有发生过什么重大地质变化。澳大利亚古老的稳定核心区位于大陆的中部和西部，它的组成部分被过去的造山运动带隔开了。该稳定地块上覆盖着的沉积岩显示，在15亿多年的时间内，该地区的沉积作用几乎一直是连续的——这是稳定带的特征。
火山和地震都会破坏局部的地壳，但它们是一种更广泛的现象——造山运动的一部分。陆地褶皱山脉是由发生于板块边缘的复杂碰撞过程造成的。海洋地壳及其沉积物堆积层会发生俯冲并埋入地幔，在此过程中，它们的温度会升高，熔化、变形并经历变质作用，最后形成新的海底山脉链。
活动带被稳定地带间隔着。纵观全球，可以发现造山带形成了大陆的边缘，并周期性地被吸积到大陆核心地区。活动带的历史是循环的，在相对平静的时期，造山运动改变着地球的面貌。
造山运动包括火山作用、岩浆运动和地震活动——统称为火成活动。由于涉及诸多过程，单个造山带的历史都很复杂。火成活动在某些时期——28亿至26亿年前、19亿至16亿年前、11亿至9亿年前，以及5亿年前曾达到顶峰，这表明地球的热“引擎”在另一个循环开始前需要储存足够的能量。
背离型板块边缘——两大板块背离的地区也是一个地质运动活跃的地区。来自地幔的物质不断上涌到接近表面的洋脊之下，进而形成大裂谷、水合作用（矿物中含水的隆起结构）和熔岩喷发。岩浆侵入亚地壳形成岩墙和岩床。来自“麦哲伦”宇宙飞船的最新资料显示，金星上也有类似的地质运动，且区域更广。
海洋之下的地壳被长的脊穿破的地方就是新地壳诞生的地方。磁排列“冻结”在遍布于中洋脊的岩石中，放射测年代法也揭示了海床上的岩石离脊轴越远年龄就越大。当海洋地壳移动到地幔热点上方时，就可能形成火山岛，在海洋地壳与大陆相遇的地方，海洋地壳就会俯冲进入地幔进行再循环。俯冲带往往包含复杂的造山运动区，并最终使大陆地壳得以延伸。所有这些“地壳板块”运动都被囊括在板块构造理论中。
喜马拉雅山脉下面的地壳特别厚，可达90千米深。印度半岛正在被亚洲大陆缓慢地往下推。
地球的活动带被描述为强烈地震多发区——特别是太平洋边缘拥有俯冲深海沟的地区。地震活动也集中在沿洋脊处，但没有像地震多发区那么强烈。活跃的火山作用代表两类活跃区，活跃区是邻近岩石板块接触的区域。稳定区中的孤立海洋岛屿也是活跃的地区——它们与“热点”有关。稳定区包括大陆的内部地区和海洋盆地中的深海平原，它将活动地区隔开。
游移的大陆
关于大陆漂移学说（地球进化理论之一）的证据很多。该理论认为现代大陆是一个古代超级大陆的互锁组成部分，它大约于2亿年前发生分裂。大陆漂移学说的有力证据之一是非洲撒哈拉地盾的构造，撒哈拉地盾是有20亿年历史的古老克拉通地块，它的内部有明显的南-北向纹理，但在沿大西洋边缘地区则转变为东西指向。古老岩石和年轻岩石之间的界限分明——在加纳沿岸“冲”进海洋。沿南美东海岸地质特征和巴西几乎一样，这说明两块大陆曾经是连在一起的，后来因漂移才分裂开来。类似的证据在其他大陆上也有发现。
古生物学也提供了大陆漂移的证据。发现于非洲和格陵兰岛的化石遗迹表明：在志留纪（4.3亿年前），非洲正处于冰川期（温度很低，冰层蔓延），而格陵兰岛则有着热带气候，之后，两块大陆的纬度（由于漂移）都发生了很大的变化。类似的关于气候模式变化的证据在其他大陆上也有发现。
大陆漂移学说的最有说服力的证据来自古地磁学研究。众所周知，地球的磁极会发生变化，有时候极性会完全颠倒，岩石中的磁性矿则指示了那个时期的磁极性。地质物理学家可以利用这一现象，通过简单的三角学来确定某地区的古纬度。一旦地质物理学家获取了这些信息，就能够确定任何一块大陆过去的磁性取向了。对任一大陆中古老岩石的古磁极进行标示，就能得出一条平滑的曲线——磁极游移曲线，它和现代的磁极方向有偏差。一种可能的解释是磁极发生了变化。然而，不同大陆在同一时间段内的游移曲线并不是吻合的，这说明不是磁极发生了变化，而是大陆自身的位置发生了移动。
想要重现在古生代开始的大陆位置不是件容易的事。不过，绝大多数地质学家都认为北美大陆和格陵兰岛应该被接合起来并位于西欧边上，三者共同组成了北半球的原始大陆——劳亚古大陆。而非洲则可以和南美洲接合在一起。根据对古生代早期的化石、地质构造和古地磁数据的研究，科学家认为澳大利亚、印度和南极大陆原本应该连在一起--可能早于劳亚古大陆的分裂。到了古生代末期（大约2亿年前），劳亚古大陆和南半球的超级大陆--冈瓦纳大陆合起来形成了一个巨大的大陆，叫做泛古陆。在那时，泛古陆的东部被一个巨大的海洋--古地中海分割。古地中海在地球上存在了好几百万年。
在古生代开始时期有单个的叫做泛古陆的超级大陆，它从北极延伸到南极，唯一的一个海洋——泛古洋围绕着它。石炭纪时期（3.5亿年前），位于南半球的超级大陆——冈瓦纳大陆（南极洲大陆、澳大利亚大陆、南美洲大陆、印度大陆和非洲大陆的祖先）飘移到了南极，而古代的中国大陆、劳亚古大陆和西伯利亚大陆则形成了另一块独立的北半球大陆。劳亚古大陆中包括后来成为北美洲大陆的地块。到了二叠纪时期（2.5亿年前），大陆又开始结合在一起，重新形成泛古陆。古地中海将泛古陆分为南北两部分，朝东开口。新生代时，大陆漂移又发生了。冈瓦纳大陆与劳亚古大陆分离，并各自进行分裂，从而形成了今天的大陆。
在三叠纪（2.2亿年前），北磁极位于现在美国的阿拉斯加州，而南磁极则在靠近南极洲大陆的海岸。1.6亿～1.2亿年前，超级大陆逐渐分离，新的海洋在南北美洲大陆、非洲大陆和印度大陆、非洲大陆和南美洲大陆之间形成。约8000万年前，澳大利亚和新西兰——原先是连在一起的——开始分离。到了4000万年前，澳大利亚大陆最终与南极大陆分裂并漂离极地。
大陆地盾（中部区域）已经稳定存在了几亿年。但是，由于大陆板块的漂移，它们也移动了很长的距离。澳大利亚“红色中心”的艾雅斯岩（大红岩），是前寒武纪时期澳大利亚板块接近南极大陆板块时冰川沉积物形成的遗迹。
舌羊齿种子蕨被埋在了冈瓦纳超级大陆的岩石中。它们的化石遍布南半球的大陆。
海底
自20世纪30年代末期以来，新技术为我们揭开了海底地质的面纱。重力测量和地质构造设想——对海面高度的精确测量可以帮助科学家描绘出海底地图——极大地增加了人类对海底世界的了解。海床一点也不平坦，它上面林立着众多平均高出海床2000～3000米的山脉，组成了绵延8万多千米的巨大全球海洋山脉网络，它们就是洋中脊。在冰岛、阿森松岛和加拉帕戈斯群岛等地区，洋中脊露出了海平面。海底还被深深的海沟切割，并被海山隔离，海沟的出现往往暗示着该地区为俯冲带。
洋中脊系统代表着新地壳形成的地点或建设性的板块边缘——该发现是地球科学的一个重大突破。玄武岩火山作用（主要包含的是玄武岩的上涌岩浆）是洋脊的重要特征。地幔内部的对流运动使其上面的岩石圈移开，这使得灼热的岩浆能够达到海床表面。在洋脊的顶部有一处裂区，它以每年2～15厘米的速度将海床分开。由于海洋地壳不能承受足够的压力来使扩张速度和对流模式发生变化，洋脊组成竖直部分由转换断层抵消，同时，板块的不同部分相互滑过。
其中，关键信息来自对沿大西洋中脊的古地磁研究。科学家发现，冰岛附近的洋脊轴两边的岩石中只有一半是显示正常磁极性的，其余的则显示了反转的磁极性（磁针的指向南）。海洋地壳中的磁条显示了正常极性和反转极性模式，反映在洋脊顶部的两边。通过检测单个磁条，科学家发现离脊顶越远的岩石，它们的年龄也越大。换句话说，海床是不断向外扩张的。这样的扩张在所有洋脊（岩石圈板块脊离的地方）中都存在。在过去的8000万年间，大西洋以每年0.02米的速度不断扩张。洋中脊每年能制造约4立方千米的新地壳。
板块分离的第一阶段是地幔内部开始新的对流模式——地球内灼热的地幔物质往上升。增高的温度和浮力使上升中的地柱拱起海洋地壳，并向外延伸（1）。随着板块继续分离，变薄的海洋地壳更加破碎（2），最后一个沿着海底轴上升的裂谷就形成了。
海底熔岩的磁异常揭示了极性曾经反转。正常极性和反转极性岩石交替出现是由于在背离型板块边缘的熔岩连续带被挤出造成的。在洋中脊和相关的裂区，新的海床被创造出来，然后又被地幔横向运动从脊轴区运走。
由于冷却的地壳比较脆弱，对流模式由抵消脊轴的转换断层引起（3）。新的海洋地壳冷却并在扩张轴的两侧移开。在冷却的过程中，新地壳的密度增大并开始下沉，逐渐形成地势低洼的海底并在磁极发生反转时将地磁异常记录下来。（4）海底熔岩上覆盖着一层由海洋有机生物形成的海底沉积岩。海洋的边缘以大陆边缘的正常断层为标志，造成该情形的部分原因是海洋地壳的沉降。大陆架沿着大陆边缘发展，并承载着相邻大陆地壳受侵蚀后形成的沉积物。
冰岛位于大西洋中脊——雷克雅尼斯洋脊的北部边缘地区。它是地球上洋脊仅露出海面的几处之一，在这里，洋脊沿线的火山喷发在海面上而不是在海面下几千米的地方。冰岛中心地区的火山还非常活跃，1963年，冰岛南部海岸边的火山活动形成了瑟尔塞岛。
更令人兴奋的发现来自国际钻探工程——深海钻探工程。1968年，一艘钻探船“格洛玛挑战者号”在深海盆地上钻了将近1000个洞，采集了许多深海沉积物和深海地壳的样本。一个早期的发现表明：地中海在500万～1200万年前曾完全干涸过，现在埋在它海床中的厚厚的日晒盐床就是证据。
直到最近几年，勘探深海底的地质活动才成为可能。不过，现在通过潜水船，如美国“阿尔文号”，科学家就能够亲自下到深海中去观察研究，而不仅仅是靠钻探采集的岩石样本来研究。近期最有意思的发现之一是“黑烟囱”——富含矿物质的灼热喷泉（有时候颜色是白色而不是黑色的），它们从洋中脊地质运动活跃的地区喷出。它们内部甚至有具备特殊适应性的深海生物群落，科学家推测该区域可能是地球原始生命诞生的地方。
裂谷
5000万年前，马达加斯加岛开始脱离非洲大陆。今天，非洲仍在分裂，该裂口从红海和约旦河谷开始，经埃塞俄比亚并穿越肯尼亚往南直到非洲南部边缘。这一区域就是人们熟知的东非大裂谷，它是一个长达5000千米的断裂区，于第三纪中期（约3000万年前）因大陆漂移造成。在东非大裂谷形成的1亿年前，同样的过程造成了超级大陆——冈瓦纳大陆的分裂。
大陆沿着断层弱作用点组成的线分裂，这种地质运动会造成岩石的断裂。断层之间的凹陷陆地形成裂谷，一块地壳在断层之间下降部形成地堑，该过程往往还伴随着一个上升断层地壳的产生，该地壳被称为地垒。这些对比鲜明的岩石块形成了特征化的峡谷和裂谷山峰。
非洲大陆东部的一个主要特征是它自身是地壳的一个广阔的穹隆地块（它目前仍占据了肯尼亚大部分地区），该地质构造主要是由大陆地壳下的灼热地幔物质上升而成，它大概在第三纪时就已经开始扩张。大裂谷的断层运动在距今2500万～500万年前的中新世时期达到顶峰，还伴随着延续至今的火山活动。一点都不奇怪，裂谷是高于从地球内部出来的热流量平均水平的地区，并且火山活动和断层运动还在以每年几厘米的速度继续分裂非洲的这部分地区。
坦桑尼亚境内的主要裂谷断层可达3000米深，并且裂谷本身（在维多利亚湖附近一分为二）也有200千米宽。地壳运动造成了火山活动，从而产生了大量平伏的玄武岩和响岩流，以及一系列巨大的成层火山（有明星的圆锥形的火山），这其中包括非洲最高的山——乞力马扎罗山。
裂谷和火山活动是岩石圈下面的地幔物质上升的典型区域。范围最广的陆地裂谷断层都在洋脊系统沿线。如果非洲继续以现在的速度分裂，那么一个新的海洋最终会出现在裂区，一个新的大陆就会形成。
火星和金星也受断层地质作用的影响。1971年访问火星的“水手9号”探测器首个拍摄到了水手号谷照片的探测器，水手号谷是火星赤道的一个被深断层包围的峡谷系统，该峡谷形成于岩石圈中的萨锡斯高地，它的边缘地区陡然下倾6000米。金星上最壮观的地质构造位于β区，它是几大构造区相交且火山活动剧烈的一个区域，可能形成于古老上升地柱（由行星地幔的灼热物质形成）的上方。
裂谷发展的初始阶段（1）是由地幔物质中的上升地柱造成地壳拱。潜在分裂地区是高热流区和地震活跃区（2）。之后，地壳下面的岩石熔化形成岩浆。由于岩浆上面的岩石圈已经被拉伸且变薄，岩浆就很容易接近地表。熔岩从地表挤出后会覆盖在裂谷的底部和侧面，垂直断层就产生了。随着扩展的继续，裂谷变得更宽，一系列正常断层也产生了（3）。这时候的火山活动变得更集中，并且由于岩浆要穿透大陆地壳，因此火山变得具有高爆炸性。