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地球内部结构是理解地震原理的基础。地球从内到外分为四个主要层次：最内层是固态的内核，主要由铁镍组成，温度超过六千摄氏度。外核是液态的铁镍层，厚度约两千二百公里。地幔是最厚的一层，约两千九百公里厚，主要由硅酸盐矿物组成。最外层是地壳，厚度只有五到七十公里，由多个板块组成，这些板块的运动是地震发生的根本原因。
板块运动的驱动力来自地幔对流。地核的高温加热地幔底部，使热的地幔物质密度降低而上升，同时冷的地幔物质密度增大而下沉，形成循环对流系统。这种对流运动推动地壳板块移动。板块之间存在三种主要的边界类型：汇聚边界是板块相互挤压碰撞，发散边界是板块相互分离拉开，转换边界是板块水平错动滑移。不同类型的板块边界会产生不同的地质活动和地震类型。
应力积累是地震发生前的关键过程。当板块相互作用时，巨大的力量作用在岩石上，使岩石发生弹性变形。根据弹性回跳理论，岩石在应力作用下会像弹簧一样储存变形能量。这个过程通常持续数年到数百年，应力主要集中在断层带附近。随着板块持续运动，应力不断积累，岩石的变形程度越来越大，直到接近其强度极限的临界状态。
地震发生机制是应力积累的最终结果。当应力超过岩石的强度极限时，断层面突然发生破裂和滑动，储存在岩石中的巨大弹性能量瞬间释放。这个过程被称为弹性回跳，岩石从变形状态突然恢复，产生强烈的震动。震源是地下破裂的起始点，震中是震源在地表的垂直投影。释放的能量以地震波的形式向四周传播，形成我们感受到的地震。
地震波是地震能量传播的载体，主要分为三种类型。P波是纵波，也叫压缩波，传播速度最快，可以在固体和液体中传播，因此最先到达地表。S波是横波，也叫剪切波，传播速度中等，只能在固体中传播，到达时间晚于P波。面波沿着地表传播，速度最慢但振幅最大，破坏性最强。不同波型的到达时间差可以用来计算震源距离和定位地震位置。主震后还会有余震发生，这是因为主破裂引起周围应力重新分布造成的。