Nur durch Untersuchungen von Erdbebenwellen und der Geschwindigkeit, mit der sie sich durch die Erde fortpflanzen, kann man sich ein Bild vom Aufbau der Erde machen. Direkte Untersuchungen sind aufgrund der hohen Temperaturen, der riesigen Entfernungen und den daraus entstehenden technischen Anforderungen unmöglich.

Lavastrom © USGS

Man geht davon aus, dass sich im Innern der Erde ein fester Eisenkern befindet. Dieser ist von einem geschmolzenen äußeren Kern aus Metall, vermutlich auch überwiegend aus Eisen bestehend, umgeben. Nach außen hin folgen ein fester Gesteinsmantel (Mesosphäre), der wahrscheinlich im äußeren Teil eine zum Teil geschmolzene Zone enthält (Asthenosphäre) enthält, und eine feste Gesteinskruste (Lithosphäre) an der Erdoberfläche. Die Kruste hat eine sehr unterschiedliche Dicke. Unter Gebirgen erstreckt sie sich bis zu einer Tiefe von 65 Kilometer, unter den Meeren dagegen ist die Kruste wesentlich dünner, an einigen Stellen misst sie nur 8 Kilometer. Der Durchschnittswert liegt bei etwa 20 Kilometern.

In der flüssigen Asthenosphäre finden Konvektionsströme statt: geschmolzenes, heißes Gestein - Magma - steigt auf. Mit dem Abkühlen wird die Dichte größer und das erkaltete Magma sinkt ins Erdinnere zurück, wo es wieder aufgeheizt wird. Diese Konvektionsströme führen zu Bewegungen der tektonischen Platten.

Dort wo zwei aufsteigende Magmaströme aufeinander treffen, drängt sich das Magma zwischen die Plattengrenzen und treibt sie auseinander (divergierende Platten). Aus dem erstarrenden Magma bildet sich eine neue Kruste, die sich auf dem Meeresboden ausbreitet (mittelozeanische Rücken, Riften).

In Bereichen, wo zwei absteigende Magmaströme aufeinandertreffen, werden zwei Platten aufeinanderzu geschoben (konvergierende Platten), wobei sich eine Platte unter die andere schiebt (Subduktion). Die tektonische Aktivität erzeugt aufsteigendes Magma, das Vulkane aufbaut und Erdbeben erzeugt.

In diesen Bereichen der Erdkruste fließt wesentlich mehr Wärme aus dem Erdinneren an die Erdoberfläche als anderswo. Man nennt sie daher geothermische Anomalien. Es sind dort Temperaturgradienten von 15°C pro 100 Metern möglich. Schon in vier Kilometer Tiefe steigen die Temperaturen dort auf 400°C, während an Stellen mit geothermisch normalem Gradienten nur zwischen 120°C und 150°C herrschen.

Gebiete mit geothermischen Anomalien findet man also vor allem in den geologisch aktiven Zonen, in denen Vulkane, Geysire und Erdbeben besonders häufig auftreten.

Dies sind beispielsweise:

* die gesamte Westküste Nord- und Südamerikas
* die Aleuten, Japan, Phillipinen, Indonesien
* der Mittelatlantische Graben mit Island
* der Osten Afrikas nördlich von Tansania bis in den Bereich des Roten Meeres und der Golfstaaten
* Iran, Türkei, Mittelmeer