Головною рушійною силою розшарування земної речовини і виділення тепла, крім радіоактивного розпаду, була гравітаційна диференціація. При цьому речовини, що володіють великою щільністю і масою, опускалися на глибину, а більш легкі як би спливали на поверхню. В результаті цього виникли оболонки, т. Е. Починалося розшарування земної кулі.
Протягом тривалого часу всередині Землі накопичилося колосальну кількість тепла, що викликало часткове розплавлення надр. У внутрішніх частинах Землі концентрувалися важкі елементи і з'єднання, а на периферії скупчувалися порівняно легкі. Це в кінцевому підсумку призвело до поділу земних надр на ядро і мантію. Ядро Землі в основному складається з заліза і нікелю, а в мантії переважають силікати. У нижній мантії речовина в даний час знаходиться в особливому, щільному кристалічному стані і має дуже високу температуру плавлення.
Яким же чином здійснюється подальше перемішування легких і важких речовин при їх гравітаційної диференціації? І, взагалі, чи відбувається воно в даний час?
Під дією тепла відбувається переміщення речовини та в мантії розвиваються повільні конвективні течії. У різних шарах речовини утворюються певні осередки. В одних частинах осередків здійснюється підйом речовини, а в інших - опускання.
Найпростішою є конвективна осередок, що охоплює всю мантію з одним центром підйому речовини з мантії і з одним центром опускання. У цьому випадку рух плит літосфери по горизонталі походить від місця підйому гарячого речовини до місця його опускання. З плином часу континентальні літосферні блоки повинні об'єднуватися один з одним навколо місця опускання. В такому випадку навколо центру підйому гарячого мантійних речовини повинна розташовуватися океанічна літосфера. В результаті дії одноячеістой конвекції в кінці палеозойської ери утворилася Пангея - гігантський материк.
Складніша ситуація обумовлюється парою конвективних осередків. Вони можуть бути відкритими, з двома приблизно протилежними полюсами опускання речовини і з зоною підйому, розташованої приблизно між ними. Тут утворюється глобальна зона розтягування з ланцюжком серединно-океанічних хребтів, а континенти збираються двома групами.
Така картина спостерігається в сучасну епоху, Одну групу континентів утворюють Африка, Євразія та Австралія, а іншу - Північна і Південна Америка і Антарктида. Вони поділяються глобальною системою серединно-океанічних хребтів. Само по собі уявлення про існування конвективних осередків в мантії сучасної Землі не є єдино правильним і можливим. Воно зустрічає безліч заперечень, і навколо цієї проблеми до цих пір ведуться дискусії,
Сепарація речовини в надрах Землі протікає досить повільно, але за тривалу історію мантійний матеріал безліч разів здійснював повний кругообіг, Відлунням грандіозних явищ і подій, що відбуваються на глибинах, є бурхлива вулканічна діяльність, сильні землетруси. За рахунок глибинних процесів рухаються плити літосфери, утворюються гірські масиви, змінюється рівень Світового океану, відбуваються і інші грандіозні геологічні явища.
Відповідь на друге запитання, чи відбувається перемішування легких і важких речовин в глибинах Землі, буде позитивним, оскільки в іншому випадку наша планета залишалася б млявою, не відбувалися б ніякі внутрішні процеси - вулканізм, землетруси та ін.
Під час розрахунків гравітаційної диференціації враховується, що мантійних речовина веде себе як тверде тіло, але тільки в тому випадку, коли воно відчуває короткочасну і швидко мінливу навантаження. При тривалому постійному навантаженні мантія набуває властивостей пластичності і текучості, як це, наприклад, буває з льодами. Мантія Землі діє як гігантський гравітаційний сепаратор (відділювач). З її допомогою доставляються до кордону ядро - мантія все нові і нові порції речовини. Опускаючись згори, важчі з них (наприклад, залізо) залишаються на цьому кордоні, а більш легкі висхідними гарячими потоками як би спливають і повертаються в верхні шари Землі - в літосферу.
Гравітаційна диференціація збільшує концентрацію маси в міру руху до центру Землі, але при цьому потенційна енергія всієї Землі зменшується. В результаті такого процесу звільняється величезний обсяг енергії. Це найпотужніший джерело виділення енергії всередині Землі. З моменту свого зародження до теперішнього часу цей енергетичний джерело дав 1,61 * тисяча тридцять дві Дж.
Теоретичні розрахунки показали, що маса ядра спочатку зростала повільно, але з плином часу швидкість збільшувалася і, нарешті, згідно з розрахунками радянських вчених А. С. Монина і О. Г. Сорохтина, досягла максимуму 1,4 млрд. Років тому під час готської тектономагматіческой епохи. З цього часу зростання ядра став сповільнюватися. Передбачається, що через 1,5 млрд. Років маса ядра досягне 99% максимально можливого розміру.
Іншим енергетичним джерелом всередині Землі є радіоактивність. При розпаді радіоактивних елементів виділяється величезна кількість тепла масштаби якого оцінити досить важко. А. С. Монин, враховуючи гравітаційну диференціацію і довгоживучі радіоактивні ізотопи, оцінює сумарний тепловиділення всередині Землі за період 4,6 млрд. Років величиною 2,5 * 1032 Дж. Частина цього тепла випромінюється в космос (близько +1022 Дж). Ця величина виведена умовно виходячи з підрахунку потужності геотермічного потоку. За весь час існування Земля випромінюючи в простір 0,45 * тисячі тридцять два Дж.