Вслед за изучением рельефа дна океана началось и изучение структуры этого дна. Каков возраст осадков, покрывающих дно Тихого океана, из чего они состоят? Чем отличается его кора от коры материков и от коры других океанов? Как по осадкам, их мощности и составу, восстановить историю Тихого океана — и тем самым историю нашей планеты?

Первоначально техника получения проб океанских осадков была примитивна: с борта судна опускалась драга, которая захватывала грунт с вершин подводных гор или с глубоководных равнин. Подобно тому, как эхолот произвел революцию в измерении глубин, переворот в изучении структуры океанского дна произвели методы геофизики. По скорости прохождения звуковой волны в различных средах (морской воде, слое рыхлых осадков, в уплотненных осадках, в слое коры) удалось определить мощность слоя осадков в различных частях Тихого океана, а также состав и мощность его коры. А с апреля 1969 года в Тихом океане началось глубоководное бурение с борта судна «Гломар Челленджер». Это судно водоизмещением 10 600 тонн снабжено буровой вышкой, буровым станком, лебедками, другими буровыми устройствами, системой, позволяющей не только удерживать установку в точке бурения, но и повторно вводить бур в скважину, меняя буровые колонки.

«Гломар Челленджер» работал в Индийском и Атлантическом океанах, в Средиземном и Черном морях (совместно с советскими океанологами), но наибольшее число рейсов и пробуренных скважин приходится на долю Тихого океана. На основании данных глубоководного бурения с «Гломара Челленджера», а также данных, полученных с борта советского научно-исследовательского судна «Дмитрий Менделеев» и других кораблей науки, в нашей стране был составлен палеобиографический атлас Тихого океана, состоящий из тридцати четырех карт.