Štruktúra Zeme je rozdielnymi fyzikálnymi a chemickými vlastnosťami rozdelená do niekoľkých hlavných vrstiev. Tieto vrstvy — povrchová kôra, pod ňou plášť, následne vonkajšie jadro a v strede vnútorné jadro — sa navzájom líšia zložením, stavom (pevné/tekuté), teplotou a tlakom. Tvar planéty je blízky oblému sféroidu, pretože je mierne sploštená na póloch a vypuklá na rovníku.

Hranice medzi jednotlivými vrstvami odhalili seizmické vlny zaznamenané seizmografmi, ktoré ukazujú, ako sa vlny odrážajú, lámu a menia rýchlosť pri prechode z jednej vrstvy do druhej počas zemetrasení. Najznámejšie diskontinuity sú:

  • Moho — hranica medzi zemskou kôrou a plášťom (objavená prvá výrazná zmena v rýchlostiach seizmických vĺn).
  • Gutenbergova diskontinuita — rozhranie medzi plášťom a vonkajším jadrom (~2 890 km hĺbka).
  • Lehmannova diskontinuita — rozhranie medzi vonkajším (tekutým) a vnútorným (pevným) jadrom (~5 150 km hĺbka).

Zemská kôra

  1. Zemská kôra je najvrchnejšia vrstva Zeme a pozostáva z pevného horninového plášťa a rozmanitých povrchových sedimentov. Kôra je chemicky bohatá na ľahšie prvky ako kremík, kyslík a hliník. Preto sa tradične rozlišuje na sialovú (Si + Al) zložku — prevažne kontinentálna kôra — a na hustejšiu sima (Si + Mg) zložku, ktorá tvorí hlavne oceánsku kôru. Kontinentálna kôra je hrubšia (typicky ~30–70 km, miestami až 70+ km), zatiaľ čo oceánska kôra je tenšia (~5–10 km) a hustejšia. Kôra je miestom, kde prebiehajú procesy erózie, sedimentácie, sopečná činnosť a vznik kontinentálneho reliéfu.

    2. Plášť

  2. Plášť sa nachádza pod kôrou a siaha približne do hĺbky ~2 900 km. Je tvorený prevažne minerálmi bohatými na kyslík, kremík a ťažšie prvky ako horčík a železo. Preto sa plášť označuje aj termínom sima alebo mafický materiál. V plášti prebiehajú pomalé prúdy konvekcie spôsobené tepelným gradientom z vnútorných častí Zeme, ktoré sú hlavným pohonom tektonických pohybov na povrchu.
    1. Najvrchnejšia časť plášťa (spoločne s kôrou) tvorí pevný obal — peridotit je typická hornina tejto časti. Kontinentálne a oceánske litosférické dosky zahŕňajú kôru a najvrchnejšiu časť plášťa: spolu tvoria litosféru. Litosférické dosky „plávajú“ na podložnej, relatívne málo viskóznej vrstve plášťa.
    2. Horná estenosféra: táto (tzv. astenosféra) oblasť plášťa pod litosférou je čiastočne plastická až polotekutá, čo umožňuje pohyb litosférických dosiek. V tejto zóne sa môže nachádzať čiastočne roztavené magma a materiál tu správa menej tuhým spôsobom.
    3. Prechodné zóny (napr. okolo hĺbok ~410 km a ~660 km) sú oblasti, kde minerály menia svoju kryštalickú štruktúru v dôsledku rastúceho tlaku; tieto zmeny výrazne ovplyvňujú seizmické rýchlosti.
    4. Spodný plášť siaha smerom k hranici medzi plášťom a jadrom a je hustejší a pevnejší, pričom teploty i tlaky tu prudko rastú.

    Zemské jadro

  3. Zemské jadro pozostáva prevažne z železa a niklu a dosahuje veľmi vysoké teploty (riadové odhady pre vnútorné oblasti sú približne 4 000–6 000 °C). Jadro výrazne ovplyvňuje geodynamiku Zeme: jeho pohyby a diferenciácia zásobujú energiu pre konvekciu v plášti a pre geodynamo, ktoré vytvára zemské magnetické pole.
    1. Vonkajšie jadro je tekutá, elektricky vodivá hmota (predovšetkým železo s nejakým podielom niklu a ľahších prvkov). Konvekčné pohyby v tejto tekutej vrstve spolu s rotáciou Zeme vytvárajú geodynamo a udržiavajú magnetické pole planéty. Vonkajšie jadro siaha približne od hĺbky ~2 890 km do ~5 150 km.
    2. Vnútorné jadro je pevné a tvorí centrálnu časť Zeme (polomer ~1 220 km). Hoci je teplota veľmi vysoká, extrémny tlak tu spôsobuje, že materiál zostáva v pevnom stave. Postupné tuhnutie vnútorného jadra (krytalizácia železa) uvoľňuje latentné teplo a ľahšie prvky do vonkajšieho jadra, čo napomáha jeho konvekcii.

Komplexné procesy v plášti a jadre sú predmetom intenzívneho výskumu. Úplné vysvetlenie niektorých javov nie je stále definitívne: vysoké teploty a tlaky vedú k zmenám v mineralógii a kryštalizácii minerálov, takže miestami vznikajú zmesi kvapalín a pevných kryštálov. Seizmické pozorovania ukazujú aj anizotropiu (smerovo závislé rýchlosti vĺn) vo vnútornom jadre a variabilitu v konvekčných prúdoch plášťa. Celkovo kombinácia seizmológie, minerálových experimentov pri vysokých tlakoch, geochemických štúdií a numerických modelov pomáha postupne spresňovať naše poznanie vnútornej stavby Zeme.