La Terra consiste di tre strati principali: la crosta, il mantello e il nucleo (figura 3.4). Il nucleo rappresenta quasi la metà del raggio della Terra, ma ammonta solo al 16,1% del suo volume. La maggior parte del volume della Terra (82,5%) è il suo mantello, e solo una piccola frazione (1,4%) è la sua crosta.

Lo strato più esterno della Terra, la sua crosta, è roccioso e rigido. Ci sono due tipi di crosta: la crosta continentale e la crosta oceanica. La crosta continentale è più spessa e di composizione prevalentemente felsica, cioè contiene minerali più ricchi di silice. La composizione è importante perché rende la crosta continentale meno densa della crosta oceanica.

La crosta oceanica è più sottile e di composizione prevalentemente mafica. Le rocce mafiche contengono minerali con meno silice, ma più ferro e magnesio. Le rocce mafiche (e quindi la crosta oceanica) sono più dense delle rocce felsiche della crosta continentale.

La crosta galleggia sul mantello. La crosta continentale galleggia più in alto nel mantello rispetto alla crosta oceanica a causa della minore densità della crosta continentale. Un’importante conseguenza della differenza di densità è che se le placche tettoniche portano la crosta oceanica e la crosta continentale in collisione, la placca con la crosta oceanica sarà forzata a scendere nel mantello sotto la placca con la crosta continentale.

Mantello

Il mantello è quasi interamente roccia solida, ma è in costante movimento, scorrendo molto lentamente. La sua composizione è ultramafica, il che significa che ha ancora più ferro e magnesio delle rocce mafiche, e ancora meno silice. Anche se il mantello ha una composizione chimica simile in tutto, ha strati con diverse composizioni minerali e diverse proprietà fisiche. Può avere diverse composizioni minerali ed essere ancora la stessa composizione chimica perché l’aumento della pressione in profondità nel mantello causa la riconfigurazione delle strutture minerali.

Le rocce più in alto nel mantello sono tipicamente composte da peridotite, una roccia dominata dai minerali olivina e pirosseno. La roccia delle Tablelands nella figura 3.2 è un tipo di peridotite. Più in basso nel mantello, pressioni estreme trasformano i minerali e creano rocce come l’eclogite (Figura 3.5), che contiene granati.

Litosfera

La litosfera non può essere classificata ordinatamente come crosta o mantello perché consiste di entrambi. È formata dalla crosta e dallo strato superiore del mantello che è attaccato alla parte inferiore della crosta. Le placche tettoniche sono frammenti di litosfera.

Astenosfera

Sotto la litosfera c’è l’astenosfera.Piccole quantità di roccia fusa disperse attraverso l’astenosfera altrimenti solida rendono l’astenosfera debole rispetto alla litosfera. La debolezza dell’astenosfera è importante per la tettonica a placche perché si deforma quando i frammenti di litosfera si muovono sopra e attraverso di essa. Senza un’astenosfera debole, le placche sarebbero bloccate in posizione, incapaci di muoversi come fanno ora.

D”

Lo strato D” (dee double prime) è uno strato misterioso che inizia circa 200 km sopra il confine tra nucleo e mantello. (Sappiamo che esiste a causa del modo in cui le onde sismiche cambiano velocità mentre si muovono attraverso di esso, ma non è chiaro perché sia diverso dal resto del mantello. Un’idea è che i minerali stiano subendo un’altra transizione in questa regione a causa delle condizioni di pressione e temperatura, simile alla transizione tra il mantello superiore e inferiore. Altre idee sono che siano presenti piccoli bacini di fusione, o che le differenze nelle proprietà sismiche siano dovute a lastre di litosfera in subduzione che poggiano sul confine tra nucleo e mantello.

Core

Il nucleo è composto principalmente da ferro, con quantità minori di nichel. Possono essere presenti anche elementi più leggeri come zolfo, ossigeno o silicio. Il nucleo è estremamente caldo (da ~3500° a più di 6000°C). Ma nonostante il fatto che il confine tra il nucleo interno e quello esterno sia approssimativamente caldo come la superficie del sole, solo il nucleo esterno è liquido. Il nucleo interno è solido perché la pressione a quella profondità è così alta da impedire la fusione del nucleo.