La terre est constituée d'énormes pièces mobiles appelées plaques tectoniques qui se poussent les unes contre les autres avec une grande force. Lorsqu'une plaque cède soudainement la place à une autre, un tremblement de terre se produit. Les tremblements de terre affectent la biosphère, la couche de la surface de la Terre dans laquelle la vie peut exister. Cela comprend toute l'eau sur ou près de la surface de la Terre, l'hydrosphère. La gravité d'un tremblement de terre augmente à mesure que sa magnitude (sa taille relative mesurée par un sismographe) augmente et diminue à mesure que la distance à la faille qui l'a causé augmente.
Ondes sismiques

La plupart des destructions de vies humaines lors d'un tremblement de terre se produisent de l'effondrement des bâtiments, qui est causé, dans le langage de la physique, par une combinaison d'ondes corporelles et de surface. Ces vagues font vibrer le sol et les bâtiments reposant sur le sol de manière complexe. Les vagues remontent à travers les fondations des bâtiments et combattent leur inertie ou leur résistance au changement. Une pression est exercée sur les murs et les joints, ce qui détruit les bâtiments qui n'ont pas été construits pour y résister.
Glissements de terrain

Les tremblements de terre peuvent provoquer plusieurs types de glissements de terrain. Le type le plus courant de glissement de terrain induit par un tremblement de terre est une chute de pierre qui se produit sur des pentes abruptes. Des avalanches de sol peuvent se produire sur des pentes abruptes qui sont généralement stables, mais où le sol est à grain fin et peu maintenu en place. Des glissements de terrain sous-marins peuvent se produire dans les deltas et peuvent être responsables de dommages aux installations portuaires, comme cela s'est produit à Seward, en Alaska, en 1964.
Liquéfaction

Les sols sableux qui sont normalement stables et favorables peuvent se mélanger avec de l'eau lors d'un tremblement de terre et devenir comme des sables mouvants - semblable à ce qui se passe lorsque vous remuez vos orteils dans le sable près de la ligne de flottaison à la plage. Le résultat est la liquéfaction, qui peut se manifester de plusieurs façons. Une propagation latérale est le mouvement latéral de grandes zones de sol sur une pente douce. Le sol peut se déplacer de 10 à 150 pieds et peut être destructeur pour les pipelines souterrains. Une défaillance de l'écoulement est une couche de matériau intact qui chevauche une couche de sol liquéfié, sur terre ou sous l'eau. Se déplaçant à des dizaines de miles par heure, les défaillances de débit peuvent être catastrophiques. Le sol qui supporte normalement un bâtiment ou une autre structure subit une perte de force portante lorsqu'il est liquéfié, ce qui permet à la structure supportée de se déposer et de basculer. Les coups de sable se produisent lorsque des secousses prolongées de strates liquéfiées provoquent l'éruption de l'eau de la couche de sable.
Hydrosphère

Les tremblements de terre peuvent modifier l'écoulement des eaux souterraines des sources en provoquant l'expansion et la contraction de l'aquifère d'où provient la source. Le changement peut être temporaire ou permanent. Les failles sismiques peuvent également entraîner des canaux de ruissellement décalés et des étangs affaissés, de l'eau qui s'accumule dans la dépression le long d'une ligne de faille de glissement. Le tsunami, qui signifie «vague portuaire» en japonais, est de loin le plus grand effet des tremblements de terre dans l'hydrosphère. Les tsunamis résultent d'un déplacement vertical soudain du fond de l'océan, généralement là où les plaques tectoniques se rencontrent, qui peut être causé par un tremblement de terre, un glissement de terrain ou un volcan. Une petite vague, généralement de seulement quelques pieds de haut, est générée. Cependant, à mesure que la profondeur de l'eau diminue près de la terre, la hauteur de la vague augmente plusieurs fois et est capable de provoquer des destructions massives à des centaines ou des milliers de kilomètres du site du tremblement de terre. Une forme miniature de tsunami qui peut se produire dans les lacs s'appelle une seiche.
Reliefs

De grands tremblements de terre peuvent augmenter la hauteur des montagnes de quelques centimètres à quelques mètres. Lorsqu'un côté d'une faille remonte par rapport à l'autre côté de la faille, cela crée une crête abrupte appelée escarpe. Au fur et à mesure que des tremblements de terre se produisent le long d'une faille, la roche le long de la faille est brisée et devient sujette à l'érosion qui, avec le temps, peut former une vallée dans la zone de faille. Un défaut peut interférer avec le mouvement des eaux souterraines, augmenter ou abaisser son niveau et provoquer la formation d'étangs ou de sources. Une faille de frappe à la surface du sol se présente comme une longue perturbation peu profonde appelée moletrack.