La crosta oceanica è formata da tre strati: un primo, più superficiale, è costituito da una coltre di sedimenti; il secondo, costituito da colate basaltiche, che possono assumere una struttura a cuscinetti o low pillow; il terzo è costituito da gabbri, formatisi per solidificazione del magma in una camera magmatica.
Il fondale oceanico si espande lungo le dorsali oceaniche, rigonfiamenti della crosta oceanica percorse da una valle di sprofondamento detta rift valley. Nel 1960 Hess postulò che le dorsali oceaniche fossero la risultante di lenti moti convettivi che allontanavano lateralmente due margini della litosfera oceanica, con la formazione di nuova crosta in mezzo. La litosfera oceanica veniva inoltre riassorbita dal mantello nelle fosse oceaniche.
Il materiale che risale nel mantello subisce una trasformazione adiabatica ed inizia parzialmente a fondere. Si accumula quindi in una grande camera magmatica sotto la dorsale che, per isostasia, solleva la litosfera sovrastante. Il magma peridotitico si separa per cristallizzazione, mentre la lava basaltica tende risalire in superfice, colando ai lati della dorsale o solidificando nella rift valley, creando delle strutture verticale dette dicchi stratiformi. Con una successiva espansione, questo “tappo” si spacca e viene rimpiazzato da nuovo basalto.
A sostegno della sua teoria, Hess portò varie prove a cui poi se ne aggiunsero altre:
- Anomalie magnetiche: sul fondo degli oceani si riscontrano delle anomalie magnetiche in bande parallele e speculari rispetto alle dorsali oceaniche, spostate in corrispondenza delle faglie trasformi. Ciò avviene per magnetizzazione termoresidua della lava basaltica, che si allontana alla stessa velocità da entrambi i lati del margine, generando queste bande speculari.
- Età dei sedimeti: l’età dei sedimenti che poggiano direttamente sopra la crosta oceanica aumenta sistematicamente allontanandosi dalla dorsale medio-oceanica.
- Flusso di calore: il flusso di calore è sensibilmente più alto in prossimità delle dorsali e va degradando con l’allontanarsi da esse.
Vi sono poi:
- Faglie trasformi: le dorsali sono rotte in tronconi, separati da faglie trasversali. Queste faglie però presentano attività sismica nella zona compresa tra i due segmenti di dorsali, segnale che entrambi i margini si allontanano alla stessa velocità.
Hot spot: esistono dei centri vulcanici isolati intraplacca detti hot spot (punti caldi); essi sono causati da risalite di pennacchi di magma nel mantello, i quali non si muovono a differenza della sovrastante litosfera. Col tempo vengono così a crearsi delle catene di vulcani spenti, terminanti con uno attivo, lungo la crosta oceanica. Osservando l’andamento di queste catene vulcaniche si può risalire al movimento della crosta. Quando un vulcano si spegne, inizia ad erodersi, fino a scendere sotto il livello del mare, dove formano delle montagne sottomarine con l’estremità piatta, dette guyot.