Tanya Atwater participe à des expéditions océanographiques utilisant des instruments remorqués en profondeur pour explorer le fond de l'océan. À ce jour, elle a participé à 12 plongées en eau profonde dans le sous-marin Alvin. Elle étudie les processus volcano-tectoniques responsables de la création d'une nouvelle croûte océanique dans les centres d'expansion des fonds marins. En 1968, elle coécrit un article de recherche présentant des travaux sur la nature défectueuse des dorsales océaniques[9]. Avec Jack Corliss, Fred Spiess et Kenneth Macdonald, elle joue un rôle clé dans des expéditions qui ont permis de découvrir la biologie spécifique des sources chaudes du fond de l'océan, ce qui a conduit, au cours du projet RISE(en), à la découverte des fumeurs noirs sous-marins à haute température.
Lors des recherches de Tanya Atwater sur la propagation des fissures(en) près des îles Galapagos[10], elle découvre que les dorsales sont créées lorsque les centres de propagation le long du fond marin sont perturbés par des mouvements tectoniques ou du magma et doivent donc changer de direction pour se réaligner. Cela a aidé à expliquer le fonctionnement complexe des fonds marins.
Tanya Atwater est encore plus connue pour ses travaux sur l'histoire de la tectonique des plaques de l'ouest de l'Amérique du Nord[11]. Elle a travaillé sur l'histoire de l'évolution de la tectonique des plaques en Amérique du Nord et notamment sur les problèmes tectoniques de la faille de San Andreas[12],[13].
Elle a également étudié l'évolution géométrique des plaques tectoniques, en intégrant et comparant les enregistrements du mouvement global des plaques avec les enregistrements géologiques continentaux régionaux. Elle a trouvé des relations émergentes qui ont révélé les origines de nombreuses caractéristiques géologiques à grande échelle (par exemple les Montagnes Rocheuses, Yellowstone, la Vallée de la Mort, les Volcans Cascade, les Chaînes Côtières de Californie)[7].
Dans son article intitulé « Implications of Plate Tectonics for the Cenozoic Tectonic Evolution of Western North America »[12], Atwater établit le cadre essentiel de la tectonique des plaques de l'ouest de l'Amérique du Nord. Son travail, finalisé en 1989[14], montre qu'il y a environ 40 millions d'années, la plaque de Farallon était subductée sous la plaque nord-américaine et la plaque pacifique. La moitié inférieure de la plaque Farallon a été entièrement subductée sous le sud de la Californie et la moitié supérieure n'a pas coulé, donnant ce qui est connu sous le nom de plaque Juan de Fuca. Depuis que la partie sud de Farallon a complètement disparu, la frontière du sud de la Californie se situe désormais entre la plaque Pacifique et la plaque nord-américaine. La faille de San Andreas est unique car elle agit comme une ligne de faille majeure ainsi que comme une frontière entre la plaque Pacifique et la plaque nord-américaine[12].
Atwater s'intéresse à la communication et à l'éducation à tous les niveaux. Elle a développé le Centre éducatif de visualisation multimédia (Educational Multimedia Visualization Center) à l'UCSB pour améliorer la visualisation et la compréhension des phénomènes géologiques, en particulier liés à l'histoire des plaques tectoniques[15].
2002, Prix du directeur de la Fondation nationale pour la science pour les universitaires émérites. Ce prix, d'une valeur de 300 000 $ sur quatre ans, est décerné pour aider et honorer d'éminents scientifiques qui cherchent des moyens de traduire la recherche en éducation. L'argent est destiné à fournir aux chercheurs universitaires la possibilité d'étendre leur travail au-delà de leurs institutions d'origine[19].
(en) H. W. Menard et Tanya Atwater (Reprinted in Plate Tectonics and Geomagnetic Reversals, p. 412-419, W. H. Freeman Co. San Francisco, 1973.), « Changes in direction of sea floor spreading. », Nature, vol. 219, , p. 463-467
(en) Tanya Atwater (Reprinted in Plate Tectonics and Geomagnetic Reversals, p. 583-609, W. H. Freeman Co., San Francisco, 1973. Reprinted in U.C.S.D., Scripps Inst. Oceanography., Contributions, Vol. 40, Part 2, p. 1249–1271, 1970.), « Implications of plate tectonics for the Cenozoic tectonic evolution of western North America », Bull. Geol. Soc. Amer., vol. 81, , p. 3513-3536
(en) Tanya Atwater et P. Molnar (Reprinted in U.C.S.D., Scripps Inst. Oceanography., Contributions, Vol. 44, Part 2, p. 1362–1374, 1974.), « Relative motion of the Pacific and North American plates deduced from seafloor spreading in the Atlantic, Indian and South Pacific Oceans », R. L. Kovach and A. Nur, eds., Proc. of the Conf. on Tectonic Problems of the San Andreas Fault, Geological Sciences, v. XIII, Stanford Univ., , p. 136-148
(en) Tanya Atwater, « Propagating rifts in seafloor spreading patterns », Nature, vol. 290, , p. 185-186
(en) Tanya Atwater, « Tectonics of the Northeast Pacific », Transactions of the Royal Society of Canada, series I, vol. I, , p. 295-318
(en) Tanya Atwater, « Plate Tectonic History of Southern California with emphasis on the Western Transverse Ranges and Santa Rosa Island », dans Weigand, P. W., ed., Contributions to the geology of the Northern Channel Islands, vol. MP 45, Southern California, American Association of Petroleum Geologists, Pacific Section, , p. 1-8
↑Stock, « Tanya Atwater: Using Plate Tectonics to Explain Geologic History of Western North America », AGU Fall Meeting Abstracts, vol. 2018, , T24C–07 (Bibcode2018AGUFM.T24C..07S)
↑(en) Atwater, Tanya; Molnar, Peter, Proc. of the Conf. on Tectonic Problems of the San Andreas Fault, Stanford University Publication, , chap. 13 (« Relative motion of the Pacific and North American plates deduced from sea-floor spreading in the Atlantic, Indian and South Pacific Oceans »), p. 136-148
↑Atwater, T. M. 1989. “Plate tectonic history of the northeast Pacific and western North America”. In The geology of North America: The northeastern Pacific Ocean and Hawaii, Edited by: Winterer, E. L., Hussong, D. M. and Decker, R. W. Vol. N, 21–72. Boulder, CO: Geol. Soc. Amer.