20世纪20年代通过回声测量法研究海床，科学家有可能以新的精确度描绘和模拟海床，从而导致在世界范围内发现了大洋中延伸四万英里的洋脊，洋脊是19世纪大西洋海底电缆铺设者第一次发现的。但是在第二次世界大战后，海底地球物理学家采用军事空基磁强计，测量海床磁强和方向的变化，这就导致美国地质学家海尔兹勒（James Ransom Heirtzler，1925—）从洋脊的来回信号传递看出，洋脊两侧相互间互为镜像。
进一步研究是利用放射性同位素测年法，测量洋脊之顶的玄武岩的年龄和两侧间隙沉积物的年龄，表明洋脊顶部按地球历史看来极其年轻——大约只有100万年的年龄——离开洋脊两侧越远，地壳年龄越老，沉积层越厚。地球物理学家得出这一结论：北大西洋洋脊是新的大洋地壳生长点，两股力量在这里对流，滚烫的熔岩一接触到深海水时立即冷却。洋脊两侧的沉积层不断分离，北大西洋的分离速度大约每年0．4英寸，而在太平洋几乎达每年2英寸。
这些由热对流驱动的相当缓慢的运动来自地幔深处，引起我们所谓的大陆漂移。与跨越非洲东部的东非大裂谷相连的洋底深处也有同样的巨大裂缝，正在漂移的非洲板块和阿拉伯板块在此碰撞和相互分离，从而产生被平行地质断层环绕的“洋底”。这是一个曾经被强烈火山活动严重影响的地方，向上移动的岩块形成突出的山肩，向下沉降的区域则产生巨大的凹陷，充水后变成非洲著名的湖，如图尔卡纳湖。
哥伦比亚大学的科学家在20世纪60年代完成了洋底的详细测绘，有鉴于此，赫斯（Harry Hess，1906—1969）提出一个思想，认为新海洋地壳形成于裂缝处，与此同时，旧地壳沉入洋底的深沟中（有一个这样的深沟就位于太平洋的菲律宾群岛）。赫斯理论也称为海床扩展论，通过测量海洋底部挖掘的岩石年龄已得到验证。
地质学家把赫斯海床扩展论和大陆漂移理论综合成一个单一理论，叫做综合板块构造论（构造，意味着地壳的运动）。根据板块构造论，地壳分裂成好几大块，其中有些完全沉没在水中，还有一些则是大陆地壳的一部分。地质学家通过地震数据分析发现，在地壳之下30～80英里处有一层缓慢运动的流体层，正是它的移动造成了这些运动。板块运动，有时互相撞击，引起山峦、火山和断层带的形成，地震就是沿着这条带发生的。例如，有这样一个板块，其所在的地壳大部分处于太平洋底部；另一部分属于北美大陆，地壳的西部一半则位于大西洋下。
板块构造论解释了许多地质现象，诸如山峦的存在（被板块的重叠或者相挤而抬高）、火山和地震的位置（由于板块之间的张力）以及洋底沟谷的形成（由于板块相互分离）。
尽管有些地质学家开始并不接受这一理论，但是到20世纪80年代，已有可靠证据表明，板块正以预计的模式运动。该理论在预言地球表面的许多特性方面被证明是成功的。到了20世纪80年代，利用人造卫星（如LAGEOS）和激光测量，科学家能够测量板块的缓慢运动，大约为每年一英寸。
恐龙的灭绝
自从18世纪以来，地质学家一直就地球历史和它在漫长时间的演化进行激烈争论。某些颇具名望的18世纪和19世纪的地质学家和比较动物学家，包括生物学家居维叶和邦内特，都认为地球历史上一定发生过周期性的灾变。但是，他们没有太多的证据可以支持这一观点，不久他们的观点被另一种叫做“均变论”的理论推翻，均变论后来又被渐变论取代。渐变论得到了赫顿的工作和莱伊尔与达尔文周密的理论和著作的支持。渐变论主张地球的地质过程及生命体的进化经过了漫长的时间，其间决无突然的变化或者与过去的隔绝。尽管化石和地层都不支持这一假定，但这肯定是记录中某些环节缺失的缘故。
所以，当埃尔德瑞基和古尔德（Stephen Jay Gould，1941—2002）在1972年提出“间断均衡”（punctuated equilibria）理论时，他们知道这必将引来一场争议。事实上，这一思想激励了这些年来对进化过程最激烈的争论。
埃尔德瑞基后来在20世纪80年代成为美国自然历史博物馆无脊椎动物部主席和主任，他对遍布美国东北部的三叶虫化石进行了系统的研究。三叶虫现在早已灭绝，它和小虾与螃蟹一样，体外附有甲壳，一边生长，一边脱落。因此可以想象，一只三叶虫在它的生命期中要脱落许多甲壳，不难找到其中的20来个甲壳化石，于是，三叶虫化石比恐龙之类的化石更容易找到。这位戴着眼镜、满脸胡须的瘦高个年轻人走遍了纽约州和俄亥俄州的北部边远地区和安大略的奥赛布尔河沿岸地区，他发现了极好的样本，许多都已有3．5亿万年的年龄。这些样本是在不同的地质层发现的，但是他找不到证据，能够证明三叶虫在这些地质层相当的时期里曾经发生过任何显著的变化。由于三叶虫化石比大多数无脊椎动物化石有更多的具体细节——它有眼睛、尾巴和背脊，因此埃尔德瑞基有可能做详细的比较，运用显微镜测量眼睛之间的距离、眼睛的高度和尾巴的长度。他把自己的发现与来自德国与非洲北部的类似化石进行比较。然后他注意到，正如赫胥黎等人在19世纪遭遇的情况一样，化石记录似乎显示变化呈“爆发性”，或者新物种大量分化，从而打破了长期的稳定性。当赫胥黎把这一想法告诉他的朋友，进化论的提出者达尔文时，由于达尔文认为进化是一个渐变过程，因而他的回答就是化石记录太粗略，难以支持这一推测。但是，埃尔德瑞基对三叶虫的搜集极为详尽，从而得以看出在相对短的时期里发生快速进化这一事实，因此支持了赫胥黎一百年前的论点。
当埃尔德瑞基向他的同事古尔德征询意见时，这位哈佛大学古生物学教授和比较动物学博物馆主任表示热烈的赞同。古尔德曾经研究过巴哈马蜗牛的变异和进化，它曾经和三叶虫一样长期存在过。古尔德支持埃尔德瑞基的思想，认为现在是承认由岩石和化石诉说的插曲式故事的时候。他们两人共同提出这一思想，联合发表了一篇论文，描述了古尔德取名为“间断均衡”的进化方式。他们论证说，渐变论从未获得化石与岩石提供的证据支持。取而代之的是，变化发生在相对短的时间跨度里（也许只持续10万年，但是正如古尔德所说，这在地质学时间中只是一眨眼的工夫）。在漫长的平静时段里点缀着变化。尽管不是每个人都同意这一革命性的思想，但是它为地球物理学家阿尔瓦雷茨（Waiter Alvarez，1940—）在1980年发表一项地质学发现创造了机会，这项发现一下子又把灾变论推到了科学思想的前沿。
阿尔瓦雷茨在意大利某地工作，正在研究古代沉积层，测试它们沉积的速率。他请求他的父亲，诺贝尔物理学奖获得者路易斯·沃尔特·阿尔瓦雷茨（Luis Walter Alvarez，1911—1988），帮助分析某些黏土岩芯，以确定某些金属的存在，其中包括铱。老阿尔瓦雷茨在劳伦斯伯克利实验室的一些同事能够使用检验黏土是否含有重金属的仪器，于是他说服这些同事对意大利黏土进行了一些试验。令人震惊的是，有一层黏土中铱的指标要高于其上层和下层黏土，高出25倍之多。非常巧，高水平的铱层正是6 500万年前沉积而成的，这时正值白垩纪之末，第三纪之初，地质学家称之为白垩纪一第三纪边界，或者K-T边界。问题在于，为什么会是这样？再有，当检测世界各地的K-T边界样本时，它们表明铱的指标具有同样高的水平！