Para el estudio de los seismos, ver los Terremotos.
Las ondas sísmicas se refractan y se reflejan como las ondas de la luz al pasar de un medio a otro. Su cambio de velocidad significa un cambio en la composición y/o el estado físico de los materiales atravesados.
Cada cambio brusco en la velocidad de las ondas se llama discontinuidad, que pueden ser de primer orden y de 2º orden.

♦ < 200 km: se registraban dos frentes de ondas P (5,6 km/s) + S (3,4 km/s), el 2º con algo de retraso: así se descubrió la discontinuidad de MOHO (MOHOROVICIC, 1909) (10 km bajo los océanos y 50 km para las cordilleras montañosas): correspondería a un cambio brusco en la densidad de las rocas, que separaba un medio superficial (corteza), en el que las ondas se desplazan a baja velocidad, de una zona inferior (manto), en que las velocidades son mayores.

A veces se registraban tres frentes de ondas, lo que indicaba una nueva reflexión de las ondas y, por tanto, una nueva discontinuidad, a unos 37 km: discontinuidad de Conrad.

♦ < 11.500 km (< 105º): se reciben tanto las ondas P como las S, lo que implica que se han propagado por un medio sólido.

♦ > 11.500 km (> 105º): las estaciones no reciben ninguna onda directa; esto lleva descubrir la discontinuidad de GUTENBERG (2.900 km) (1914), que separa un medio externo (el que la velocidad de las ondas es muy grande) (manto), de un medio interno (donde la velocidad es más débil) (núcleo).

♦ > 14.000 km (> 143º): se reciben sólo las ondas P, lo que implica un núcleo fluido (ya que las ondas S no consiguen pasar).

♦ De 11.500-14.000 km (105º-143º) hay una zona de sombra para las ondas directas, recibiéndose sólo ondas P debilitadas, interpretándose ondas refractadas y reflejadas en el int. del núcleo. 
Esto llevó a pensar en la existencia de un núcleo interno sólido (LEHMANN, 1936) separado del núcleo externo fluido por la discontinuidad de WIECHERT-LEHMANN (al llegar al núcleo externo, las ondas S se pueden transformar en ondas P).

Si los rayos S no se reciben más allá de los 105º, es que no penetran en el núcleo, por lo que en su parte externa ha de ser fluido. Las ondas P que penetran en el núcleo, se refractan en él acercándose a la normal, y surgen a unos 143º (y más allá, si no llegan a penetrar en el núcleo int.). Si, además, penetran en el núcleo int., se vuelven a refractar alejándose de la normal, haciendo que surjan, debilitadas, en la zona de sombra (esto implica un núcleo int. sólido).

Entre los 4600-5150 km está la zona de transición del núcleo ext. al int. (capa D´´); en ella se produce el paso del estado fluido al sólido de manera gradual.

♦ GUTENBERG (1959) observó que, en un entorno de unos 100-1000 km del epicentro, las ondas sísmicas de terremotos superficiales volvían a la superficie con una velocidad muy atenuada. Este amortiguamiento se interpreta como la existencia en el manto superior (< 400 km) de una capa de menor rigidez: capa de baja velocidad = astenosfera (de unos 100 km de espesor), de comportamiento plástico, ya que sus materiales (peridotitas) se encuentran en un estado próximo a la fusión.

♦ Basádose en el estado físico de los materiales, se estableció una zonación dinámica de la Tierra, que no coincide con la zonación basada en la composción química y mineralógica (→ corteza, manto y núcleo).
En oposición a astenosfera, se definió litosfera como un conjunto rígido. Ésta abarca la corteza y el manto litosférico, que llega a la astenosfera.
La litosfera y la astenosfera tienen un contacto irregular marcado por la isoterma del comienzo de la fusión de las peridotitas (rocas silicatadas de Fe y Mg) del manto sup. Esta fusión incipiente explica la menor rigidez de la astenosfera.
El resto del manto es la mesosfera, y el núcleo, la endosfera.

♦ A los 450 km y a los 700 km se produce un aumento imp. de la Vp; es la discontinuidad de REPETTI: es la llamada zona de transición del manto sup. al inf. La velocidad de las ondas en el manto inf. indican que esta capa presenta la mayor rigidez de todo el planeta.

Modelos:
- Estructural o de Bullen → basado en la composición de los materiales.
- Dinámico → basado en el estado físico de los materiales.

Los tiempos de llegada dependen de:
- La estructura y densidad de las capas.
- La potencia de los estratos.

Hay dos modalidades:

(i) Método sísmico de refracción
Recurre a grandes detonaciones y coloca geófonos muy alejados. Recogen ondas refractadas.

(ii) Método sísmico de reflexión
Los geófonos se colocan muy cerca, y recogen las ondas reflejadas por los distintos niveles, casi verticalmente.