Croûtes océanique (formée de gabbro et basalte) et continentale (formée de roches variées mais surtout de granite en profondeur) sont de composition et densité différentes, ce qui explique la répartition bimodale des altitudes.
L'étude de la propagation des ondes sismiques permet de comprendre la structure de la Terre. En effet, les séismes proviennent de la libération d'énergie liée à la rupture de roches. La vitesse des ondes sismiques dépend des propriétés mécaniques des milieux traversés.
On peut ainsi déterminer un modèle sismique de la structure interne de la Terre (modèle PREM) organisé en enveloppes concentriques (croûte / manteau / noyau externe liquide / noyau interne solide) séparées par des discontinuités. On met également en évidence des épaisseurs différentes entre croûtes continentale et océanique.
D'un point de vue physique, en particulier au niveau des zones de subduction, on peut déduire la présence d'une lithosphère cassante, qui surmonte une asthénosphère ductile.
Le modèle PREM prévoit, entre autres, l'évolution de la température (qui augmente avec la profondeur). Les transferts thermiques, par conduction ou convection, diffèrent suivant les enveloppes. Tout écart entre mesures et modèle PREM est interprété comme une hétérogénéité thermique au sein de la Terre.
