ธรณีแปรสัณฐาน
ธรณีแปรสัณฐาน (English: Geotectonic) เป็นการศึกษาด้านธรณีแปรสัณฐาน ที่นักธรณีวิทยาตั้งข้อสงสัยไว้หลายร้อยปีมาแล้วถึงลักษณะของพื้นผิวโลกที่มีลักษณะธรณีสัณฐานที่แตกต่างกันไปในแต่ละพื้นที่ บ้างก็เป็นลักษณะเทือกเขาสูงชัน บ้างก็เป็นที่ราบกินอาณาบริเวณกว้างใหญ่ไพศาล หรือ ที่ราบในบางแห่งก็เป็นที่ราบไหล่ทวีปใกล้ชายฝั่งทะเล บ้างก็พบเกาะกลางมหาสมุทร รวมถึงร่องลึกกลางมหาสมุทร โดยในช่วงประมาณ ค.ศ. 1960 เมื่อ B.C. Heezen, H.H. Hess และ R.S. Dietz ได้เสนอทฤษฎีเกี่ยวกับการแยกตัวของพื้นมหาสมุทร (Seafloor Spreading) กล่าวถึงการแยกตัวที่พื้นมหาสมุทรออกจากกันเป็นแนวยาวโดยมีแมกมาจากใต้ชั้นเปลือกโลกแทรกขึ้นมาเย็นตัวและแข็งตัว เกิดเป็นพื้นมหาสมุทรใหม่แล้วก็แยกจากกันออกไปอีกเรื่อยๆ นอกจากนั้นยังมีการพูดถึงการหดตัวของโลกอันเนื่องมาจากการสูญเสียพลังงานความร้อนทำให้การหดตัวเกิดขึ้นไม่เท่ากันในแต่ละบริเวณ บริเวณที่มีการหดตัวมากอาจเป็นเป็นร่องลึก อยู่ต่ำลงไป แต่บริเวณที่มีการหดตัวน้อยก็อาจเห็นเป็นเทือกเขาสูงได้เนื่องจากบริเวณโดยรอบมีการหดตัวที่มากกว่า แต่อย่างไรก็ตามก็ยังไม่สามารถอธิบายถึงแนวร่องหุบเขาที่เกิดขึ้นได้ นักธรณีวิทยายังคงศึกษาถึงเหตุการณ์ต่างๆอย่างต่อเนื่อง เช่น สนามแม่เหล็กโลกโบราณ ซากดึกดำบรรพ์ต่างๆที่แสดงถึงการเปลี่ยนแปลงของโลก ทำให้ปัจจุบันได้มีการกล่าวถึงทฤษฎีอยู่ 2 ทฤษฎี ที่จะมาอธิบายเหตุการณ์ต่างๆ ได้แก่
แอ่งธรณี
เราจะพบได้ว่าชั้นตะกอนเดิมจะมีลักษณะราบเรียบไม่โค้งโก่งงอ (undisturbed strata) แต่พอเดินทางไปยังทิศตะวันตกเรื่อยๆจะพบว่าชั้นตะกอนเหล่านี้หนาขึ้นๆ และมีการโค้งโก่งงอมากขึ้นด้วย พอเดินทางมาถึงด้านตะวันออกของรัฐเพนซิลเวเนียในดินแดนที่เรียกว่า ดินแดนหุบและสันเขา (valley and ridge province) จะพบว่าชั้นหินเกิดการโค้งงอเป็นรูปกะทะหงายและคว่ำ (synclines&anticlines) กว้างๆ การที่ดินแดนแห่งนี้ใช้ชื่อแบบนี้เพราะส่วนที่เป็นหุบเขาประกอบด้วยชั้นหินที่ผุกร่อนได้ง่ายเช่น หินปูน หินโดโลไมต์ claystone แทรกสลับอยู่กับชั้นหินที่ทนต่อการผุกร่อนได้ดีซึ่งทำให้เกิดเป็นเทือกเขา
แต่พอเดินไปถึงทางใต้ของรัฐเทนเนสซี (Tennessee) และรัฐคาโรไลนา (Carolina) ทั้งเหนือและใต้ลักษณะของเขาเปลี่ยนไปประกอบด้วยชั้นหินที่มีการเสียรูปมากมีทั้งที่คดโค้งและเลื่อนตัว
ชั้นหินบางๆหลายชั้นถูกดันไปทางทิศตะวันตกเลื่อนตัวไปซ้อนทับอยู่บนชั้นหินที่ถูกเลื่อนดันอยู่ก่อนแล้ว เรียกลักษณะของผิวหรือชั้นของการเลื่อนตัวแบบนี้ว่า ผิวเลื่อนซ้อน (detachment surface) และเรียกแผ่นที่เลื่อนตัวไปซ้อนว่า ศิลาจาริก (decolement) รูปแบบของการแปรรูปในส่วนบนจะไม่เหมือนกับส่วนล่างชั้นหิน ตะกอนที่อยู่เหนือผิวเลื่อนซ้อนจะแตกหัก เคลื่อนตัวไปตามรอยเลื่อนและการวางตัวเหลื่อมกันเป็นขั้นคล้ายไพ่ ชั้นตะกอนส่วนล่างที่แก่กว่าเกิดการเสียรูปแบบโค้งงอมากกว่า
เมื่อเดินทางต่อไปทางตะวันออกอีกไปยังดินแดนเดิมที่มีศิลาจาริกเหล่านั้นเลื่อนมาเป็นส่วนใจกลางของเทือกเขาแอบปาลาเชียน ซึ่งประกอบด้วยตะกอนน้ำลึกด้านตะวันออก ชั้นหินเกิดการแปรสภาพอย่างมาก ส่วนใหญ่การคดโค้งจะเป็นแบบแกนเอียงเท่า (isocline) และแบบพลิกตลบ (overturn) และพบรอยเลื่อนมากมายจนมาถึงบริเวณที่มีการแปรสภาพขึ้นไปอีก และพบเห็นหินแกรนิตแทรกดันตัวขึ้นมา