Trái Đất có dạng hình cầu với đường kính là 12750 km và được chia ra thành 3 phần chính: vỏ, lớp manti và nhân. Người ta thường so sánh cấu trúc phân lớp này tương tự như của một quả trứng luộc.
Hình E-1: Cấu trúc phân lớp của Trái Đất: (1) Khí quyển; (2) Vỏ; (3) Manti; (4) Nhân ngoài; (5) Nhân
ngoài - kim loại nóng chảy; (6) Nhân trong - kim loại đặc; (7) Vỏđại dương; (8) Vỏ lục địa; (9) Manti
ngoài; (10) Manti trong tới nhân ngoài (Theo: Colin Rose, www.dk.com [8])
a) Lớp vỏ
Lớp ngoài cùng là phần vỏ, lớp vật chất mỏng nhất và cũng là rắn nhất. Đây chính là lớp vật chất của Trái Đất gắn liền với các hoạt động của con người và muôn loài khác trên bề mặt của nó. Có sự chênh lệch tương đối lớn giữa độ dày và thành phần của vỏ Trái Đất trong lục địa và ngoài đại dương. Vỏđại dương có độ dày trung bình là 5 km và tương đối đồng đều. Trong khi đó độ dày vỏ lục địa có sự chênh lệnh khá lớn giữa khu vực đồng bằng (trung bình 30 km) và núi (có thể lên đến 70 km). Vỏ lục địa có thành phần chủ yếu là đá núi lửa và được chia thành 2 lớp chính: granite và diorite. Tỷ trọng trung bình của vỏ lục địa là 2,7 g/cm3. Vỏđại
(7)(1) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (8) (10) (9)
dương lại cấu thành từ loại vật chất nặng như basalt có nguồn gốc từ nham thạch (lava), và tỷ
trọng trung bình là 3g/cm3. Tuổi của vỏ lục địa khá lớn, có thể lên đến 3,8 tỷ năm. Vỏ đại dương thì trẻ hơn rất nhiều, chỉ vào khoảng 200 triệu năm trở lại. Tương tự như vỏ trứng, vỏ
Trái Đất rất "dòn" và dễ vỡ. Vỏ Trái Đất và phần trên cùng của lớp bên dưới nó (lớp manti) tạo thành mảng thạch quyển (lithosphere) và “trôi” trên lớp vật chất sệt nằm bên dưới gọi là quyển mềm (asthenosphere).
Hình E-2: Mặt cắt mô hình 1-D cấu trúc của Trái Đất. [13]
b) Lớp manti
Tiếp bên dưới vỏ Trái Đất là lớp manti có độ dày khoảng 2900 km và chiếm khoảng 80% thể
tích của toàn bộ Trái Đất. Đây là một lớp vật chất đặc, nóng, chứa nhiều sắt, magiê và canxi. Do nhiệt độ và áp suất tăng dần khi càng xuống sâu dưới mặt đất, lớp vật chất này trở nên nóng và đặc hơn.
Dựa theo các cấu trúc hóa học, lớp manti có thểđược chia làm 2 phần: manti ngoài (outer mantle) và manti trong (inner mantle) (hình E-2 và E-3).
• Lớp manti ngoài chỉ chiếm một phần rất nhỏ, bắt đầu ởđộ sâu từ 10-300 km dưới bề mặt Trái Đất. Riêng lớp manti ngoài còn được chia thành 2 phần nhỏ. Phần đáy lớp manti ngoài gọi là manti dưới (lower mantle) là lớp đất đá dẻo bao gồm silicate của sắt và magiê, với nhiệt độ dao động từ 14000C đến 30000C, tỷ trọng dao động từ 3,4-4,3 g/cm3. Phần trên của lớp manti ngoài, là manti thượng (upper mantle), có thành phần hóa học tương tự, nhưng cứng hơn do có nhiệt độ thấp hơn.
• Lớp manti trong nằm ởđộ sâu từ 300 km cho đến 2890 km dưới bề mặt Trái Đất với nhiệt
độ trung bình là 30000C. Tuy ở nhiệt độ cao như vậy nhưng vật chất của lớp manti trong lại có dạng rắn do áp suất rất cao. Thành phần chính của lớp manti trong bao gồm sunfua và oxit của silic and magiê. Tỷ trọng dao động từ 4,3-5,4 g/cm3.
Quyển mềm chính là phần đáy của lớp manti ngoài (lớp dẻo). Và mảng thạch quyển là do phần trên của lớp manti ngoài (lớp rắn) và vỏ hợp thành.
Lớp manti có thể ví như lòng trắng của quả trứng luộc.
Hình E-3: Mô hình nổi cấu trúc của Trái Đất. [14]
c) Phần nhân
Kể từ độ sâu 2900 km là trung tâm Trái Đất, hay còn được gọi là là phần nhân với tỷ trọng gần gấp đôi tỷ trọng lớp manti. Nhân được chia thành 2 phần: nhân ngoài và nhân trong
• Nhân ngoài có độ dày khoảng 2.200 km (2.890-5.150 km dưới mặt đất) và ở dạng lỏng (do nhiệt độ cao, 4.000-5.000 ºC, khiến kim loại bị nung chảy). Nhân ngoài bao gồm sắt và niken và khoảng 10% khí sunfua và oxy. Tỷ trọng dao động từ 10 g/cm³ tới 12,3 g/cm³.
• Phần nhân rắn bên trong thì dày khoảng 1.250 km (5.150-6.370 km dưới mặt đất) nhưng lại ở dạng rắn do nhiệt độ và áp suất đều rất cao (5.000-6.000 ºC). Tỷ trọng của nhân trong là vào khoảng 14 g/cm3, với thành phần chủ yếu là sắt, niken và một số nguyên tố nhẹ hơn như lưu huỳnh, carbon, oxy, silic và kali.
Khi Trái Đất quay quanh trục, lớp chất lỏng của phần nhân ngoài xoay và do đó tạo nên từ
trường của Trái Đất.