地球内部温度随深度而变化，深度越深温度越高；在同一深度处，由于热传导、地幔对流、岩浆柱等各种原因，各地点也存在热异常。岩石受热后力学性质发生变化，其膨胀程度也不相同，同时受到周围条件的限制，岩石不能自由膨胀。这些原因都使地壳产生热应力。

地球内部蕴藏着巨大能量，以热传导、热对流和热辐射等形式不断向地表散发，产生温泉、地震、火山和构造运动等。地球内热主要来自两方面：地球形成时重力位能转化并储藏在地球内部中的热能和地球内部放射性同位素衰变产生的热能；除此之外，还有日月对地球吸引而产生的潮汐摩擦热、地下矿物发生化学反应所释放的热等。一般而言，地球内部温度随深度变大而升高，地表下40-50千米范围内，每千米增温约20-30℃。再向下增温减慢，地温梯度减小，逐渐接近等温压缩状态（汪集阳等，201⑤。然而，由于各种局部原因而破坏地壳正常增温率，形成了地热异常区。一种是近代地壳断裂运动比较活跃地区形成的地热异常，主要由循环地下水从地壳深处带上来，异常区范围不大；另一种是未冷凝的火山物质和侵入的岩浆体使周围的地下水、岩石和土壤变热，异常区范围广泛；还有一种是地下的化学反应放热。

地热应力主要研究地球因受热所产生的应力和变形问题。求解地热应力，既要确定温度场，又要确定位移、应变和应力场。与时间无关的温度场称定常温度场，它引起定常热应力；随时间变化的温度场叫非定常温度场，它引起非定常热应力。地热应力求解步骤：①由热传导方程和边界条件求出温度分布；②再由热弹性力学方程求出位移和应力。它是在弹性力学问题的基础上考虑温度的影响，在应力-应变关系中增加一项由于温度变化引起的应变。在建立热弹性理论的过程中，需要用到热传导方程和热力学第一、第二定律。

在洋脊附近构造力很大，同时热应力的作用也不能忽视；模型计算表明，年龄在35百万年以下海洋岩石层热应力起主要作用；转换断层及其破碎带很可能是因为海洋岩石圈冷却释放热应力而产生的收缩裂缝，即地热应力在洋脊轴附近构造学上扮演重要角色。

在全球范围内，地热异常区与地震活动带的分布非常吻合。地震主要分布在环太平洋带、大洋中央海岭带和地中海-南亚带三个带上，而地热场也主要分布在这三个带上。研究表明，不同地区地壳温度场的差别所产生的地热应力是地震孕育和发生的非常重要的力源。

无论是研究大范围的洋脊构造，还是研究局部区域的介质及热的不均匀性，地热应力都起着非常重要的作用。地震孕育的过程中，震源附近及其周围地区的地热会发生变化，地热应力加强，地下水热活动加强，这些都是地震前兆信息。因此研究地球内部的地热状态及其产生的地热应力，对加深理解地震孕育机制、板块构造运动机理、大地构造等地球动力学问题具有重要意义。