地球的內部構造
地球本身就是一座巨大的天然儲熱庫。所謂地熱能就是地球內部蘊藏的熱能。有關地球內部的知識是從地球表麵的直接觀察及鑽井的岩樣和火山噴發、地震等資料推斷而得到的。根據現在的認識，地球的構成是這樣的：地球是一個巨大的實心橢球體，表麵積約為51000×104km2，體積約為10833×108km3，赤道半徑為6378km，極半徑為6357km。地球的構造好像是一隻半熟的雞蛋，主要分為三層，在約2800km厚、溫度在1000°C的鐵-鎂矽酸鹽地幔上有一薄層（厚約30km）鋁-矽酸鹽地殼，它的厚度各處不一，介於10～70km之間，陸地上平均為30～40km，高山底下可達60～70km，海底下僅為10km左右；地幔下麵是液態鐵-鎳地核，其內還含有一個固態的內核，溫度在2000℃～5000℃之間，外核深2900～5100km，內核深5100km以下至地心。在6～70km厚的表層地殼和地幔之間有個分界麵，通常稱之為莫霍不連續麵。莫霍界麵會反射地震波。從地表到深100～200km為剛性較大的岩石圈。由於地球內圈和外圈之間存在較大的溫度梯度，所以其間有黏性物質不斷循環。
大洋殼層厚約6～10km，由玄武岩構成，大洋殼層會延伸到大陸殼層下麵。大陸殼層則是由密度較小的鈉鉀鋁一矽酸鹽的花崗石組成，典型厚度約為35km，但是在造山地帶其厚度可能達70km。
地殼好像一個“筏”放在剛性岩石上，岩石圍又漂浮在截性物質構成的軟流圈上。由於軟流圈中的對流作用，會使大陸殼“筏”向各個方向移動，從而會導致某一大陸板塊與其他大陸板塊或大洋板塊碰撞或分離。它們就是造成火山噴發、造山運動、地震等地質活動的原因。地幔中的對流把熱能從地球內部傳到近地殼的表麵地區，在那裏熱能可能絕熱儲存達百萬年之久。雖然這裏儲熱區的深度已大大超過了目前鑽探技術所能達到的深度，但由於地殼表層中含有遊離水，這些水有可能將熱儲區的熱能帶到地表附近，或穿出地麵而形成溫泉，特別在所謂地質活動區更是如此。
地熱能的來源
地球的內部是一個高溫高壓的世界，是一個巨大的“熱庫”，蘊藏著無比巨大的熱能。地球內部蘊藏的熱量有多大呢？假定地球的平均溫度為2000℃，地球的質量為6×1024kg，地球內部的比熱為1.045J／g·℃，那麼整個地球內部的熱含量大約為1.25×1031J。即便是在地球表層10km厚這樣薄薄的一層，所貯存的熱量就有1025J。地球通過火山爆發、間歇噴泉和溫泉等等途徑，源源不斷地把它內部的熱能通過傳導、對流和輻射的方式傳到地麵上來。據估計，全世界地熱資源的總量大約為14.5×1025J，相當於4948×1012t標準煤燃燒時所放出的熱量。如果把地球上貯存的全部煤炭燃燒時所放出的熱量作為100來計算，那麼，石油的貯量約為煤炭的8%，目前可利用的核燃料的貯量約為煤炭的15％，而地熱能的總貯量則為煤炭的17000萬倍。可見，地球是一個名副其實的巨大“熱庫”，我們居住的地球實際上是一個龐大的“熱球”。
地球內部的溫度這樣高，它的熱量是從哪裏來的呢？多數科學家認為，其熱源乃是長壽命的放射性同位素進行的熱核反應（另一種觀點認為，地球最初是由一團高熱物質組成，是從太陽派生出來的一個行星，經過四五十億年以後，表麵逐漸冷卻，而形成地殼）。地球物質中放射性元素衰變產生的熱量是地熱的主要來源。放射性元素有鈾238、鈾235、釷232和鉀40等。放射性元素的衰變是原子核能的釋放過程。放射性物質的原子核，無需外力的作用，就能自發的放出電子和氦核、光子等高速粒子並形成射線。在地球內部，這些粒子和射線的動能和輻射能，在同地球物質的碰撞過程中便轉變成了熱能。地球內部的熱不斷向太空釋放。這種地球物理現象就叫大地熱流。由於地球的表麵積很大，單位麵積內放出的熱量極其微小，所以全球平均大地熱流量並不大，以致人們很難直接感覺出來。但是，其總量卻非常大，而且不同地區的大地熱流量是不同的，熱流高的地區地熱資源較豐富。