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Les tremblements de terre se produisent lorsque deux sections de roche situées dans la croûte terrestre se déplacent les unes contre les autres. La croûte terrestre et le manteau supérieur, connus sous le nom de lithosphère, sont constitués d’un certain nombre de sections distinctes, ou plaques tectoniques, en mouvement constant les unes par rapport aux autres. Les forces qui propulsent ces plaques sont des courants de convection qui montent du noyau chaud et fondu de la Terre, à travers le manteau en plastique, vers la lithosphère où ils refroidissent et retombent au cœur. Les tremblements de terre se produisent à la fois autour des limites de ces plaques et en leur sein.
Stress
Le mouvement des plaques tectoniques provoque l'accumulation de contraintes sur les limites et à l'intérieur des plaques. Il déforme la croûte par un processus d’écrasement, d’étirement ou d’élévation. Le stress s'accumule au fil des années, des décennies, des siècles, des milliers ou des millions d'années. Lorsque le stress dépasse la force du rocher, celui-ci se brise.
Défauts
Une faille est l'avion le long duquel les rochers se brisent. Lorsque les roches se déplacent latéralement les unes par rapport aux autres, elles créent une faille de décrochement. La faille de San Andreas en Californie en est un exemple. Quand un morceau de croûte tombe par rapport à un autre, c'est une faute normale. Des failles normales existent le long des limites des vallées de rift, telles que Death Valley en Californie et la vallée du Rhin en Allemagne. Lorsqu'un morceau de croûte se déplace au-dessus ou en dessous d'un autre, cela crée une faute de poussée. Des failles de chevauchement ont entouré tout le bassin de l'océan Pacifique.
Rupture
La rupture est la zone de rupture de roche lors d'un tremblement de terre. Au sol, cela ressemble à une fracture qui se déplace le long d’une faille. Une rupture de 21 pieds sur 270 miles de la faille de San Andreas a provoqué le séisme de 1906 à San Francisco.
Propagation
La propagation est le mouvement d'une rupture à travers la Terre. Lors du tremblement de terre du 27 février 2010 au Maule au Chili, la rupture s'est déplacée le long de la faille au nord, au sud et à l'ouest à une vitesse comprise entre 1 et 1,5 mille par seconde.
Secouer le sol
La propagation de la rupture perturbe les roches voisines. Cette perturbation voyage à l'intérieur de la Terre jusqu'à sa surface et le long de celle-ci en ondes d'énergie appelées ondes sismiques. Celles-ci arrivent à la surface de la Terre par impulsions, provoquant des tremblements de terre et des dommages aux bâtiments.
Liquéfaction
Les fortes secousses du sol le long des rives ou des rivières affaiblissent la cohésion des grains et la structure du sol. Manquant de force, le sol se comporte comme un liquide. Les bâtiments coulent dans le sol liquéfié tandis que les canalisations et les réservoirs enterrés flottent vers le haut comme par flottabilité. La deuxième ville de Nouvelle-Zélande, Christchurch, est située dans une ancienne vallée fluviale et un marais drainé. La liquéfaction lors du tremblement de terre du 22 février 2011 à Christchurch a rendu la moitié de la ville et de ses banlieues inhabitables.