地震波トモグラフィとは、地震波の伝播時間を用いて地球内部の3次元速度構造を求める手法のことです。生体内や物質を非破壊的に観察するために、コンピュータ断層撮影(CT)、核磁気共鳴(NMR)、ガンマ線などを用いるように、地震波を用いて地球内部を観察することができます。

　この方法は医学のX線CTと原理は同じですが、X線CTが人体の密度の分布を画像化するのに対し、地震波トモグラフィでは、地球内部を通る地震波の速度の分布を画像化します。現在のところ、地球内部を数十キロメートルから数百キロメートルの格子で撮影したのと同じ程度の分解能が得られています。

　地震波の伝わる速度は、地球内部の温度差や物質の成分の違いによって変化します。P波の伝わる速度が1 %違えば約100℃の温度差があると考えられ、P波速度が遅い部分は高温で、速い部分は低温であると考えられています。このP波速度を画像化することによって、地球内部の速度構造や温度分布を明らかにしようと試みられています。

　日本付近では、太平洋プレートの沈み込みによって、上部マントルと下部マントルの間にスラブが発生していることや、沈み込んだプレートがメガリス(スラブの塊)となって下部マントル内に沈み込んで、コールドプルームになることがわかってきました。また、太平洋にスーパーホットプルームが発生し、タヒチやハワイがホットスポットになっていることなど、いわゆるプルームテクトニクスの証拠としても注目されています。