A köpeny a vastag réteg forró, szilárd kőzet a földkéreg és az olvadt vas mag. Ez alkotja a Föld nagy részét, és a bolygó tömegének kétharmadát teszi ki. A köpeny kb. 30 kilométernyire kezdődik és körülbelül 2900 kilométer vastag.
A Föld ugyanazoknak az elemeknek a receptje, mint a Nap és a többi bolygó (figyelmen kívül hagyva a hidrogént és a héliumot, amelyek elmenekültek a Föld gravitációjából). Kivonva a vasból a magban, kiszámolhatjuk, hogy a köpeny magnézium, szilícium, vas és oxigén keveréke, amely nagyjából megegyezik a gránát.
De az, hogy pontosan milyen ásványi anyagok vannak jelen egy adott mélységben, egy bonyolult kérdés, amelyet még nem határoztak meg. Segít abban, hogy mintákkal rendelkezzünk a köpenyből, a szikladarabokból, amelyeket bizonyos vulkáni kitörések során hordozunk, olyan mélységektől, mint 300 kilométer és annál is távolabb. Ezek azt mutatják, hogy a köpeny legfelső része kőzetekből áll peridotit és eklogit. Ennek ellenére a legizgalmasabb dolog, amit a köpenytől kapunk gyémánt.
A köpeny felső részét lassan keverjük fel a tányérmozgások felett. Ezt kétféle tevékenység okozza. Először a szubdukciós lemezek lefelé irányuló mozgása van, amelyek egymás alá csúsznak. Másodszor, ott van a köpeny kőzetének felfelé irányuló mozgása, amely akkor fordul elő, amikor két tektonikus lemez elválaszt és eloszlik. Mindez azonban nem keveri össze teljesen a felső köpenyt, és a geokémikusok a felső köpenyt a márványtorta sziklás változatának gondolják.
Az világ vulkáni mintázata tükrözik a lemeztektonika, kivéve a bolygó néhány olyan pontját, amelyet hotspotoknak hívnak. A hotspotok jelképezhetik az anyag emelkedését és leesését a köpenyben sokkal mélyebben, valószínűleg a fentről. Vagy nem. Manapság erõteljes tudományos vita folyik a hotspotokról.
A köpeny felfedezésének leghatékonyabb technikája a földrengések földrengési hullámainak figyelése. A két különböző fajta szeizmikus hullám, P hullámok (analógok a hanghullámokhoz) és S hullámok (mint a hullámok egy megrázott kötélen) reagálnak a kőzetek fizikai tulajdonságaira, amelyeken átmennek. Ezek a hullámok visszatükrözik bizonyos típusú felületeket és megtörnek (hajlanak), amikor más típusú felületekre ütnek fel. Ezeket a hatásokat a Föld belsejének térképezésére használjuk.
Eszközünk elég jó ahhoz, hogy a Föld köpenyét úgy kezeljük, ahogyan az orvosok ultrahang képeket készítenek betegeikről. Egy évszázados földrengések gyűjtése után képeket készíthetünk a köpenyről.
Az ásványok és a kőzetek nagy nyomás alatt változnak. Például a közönséges köpeny ásvány olivin változik a különböző kristályformákhoz 410 kilométer körüli mélységben, és ismét 660 kilométer mélységben.
Kétféle módszerrel tanulmányozzuk az ásványok viselkedését köpeny körülmények között: az ásványi fizika egyenletein alapuló számítógépes modelleket és laboratóriumi kísérleteket. Így a modern köpenytanulmányokat olyan szeizmológusok, számítógépes programozók és laboratóriumi kutatók végzik, akik képesek most reprodukálja a körülményeket a köpeny bárhol, nagynyomású laboratóriumi berendezésekkel, például a gyémánt-üllővel sejt.
Egy évszázados kutatás segített nekünk kitölteni a köpeny egyes kitöltéseit. Három fő réteggel rendelkezik. A felső köpeny a kéreg (Moho) alapjától 660 kilométer mélységig terjed. Az átmeneti zóna 410 és 660 kilométer között helyezkedik el, ahol a mélységben az ásványok fizikai változásai jelentkeznek.
Az alsó köpeny 660 kilométerről körülbelül 2700 kilométerre húzódik. Ezen a ponton a szeizmikus hullámokat annyira erősen érinti, hogy a legtöbb kutató úgy gondolja, hogy az alatta lévő kőzetek kémiai szempontból különböznek, nemcsak a kristálylográfia szempontjából. Ennek a vitatott rétegnek a köpeny alján, körülbelül 200 kilométer vastag, páratlan neve "D-double-prime".
Mivel a köpeny a Föld nagy része, története alapvető fontosságú a geológia szempontjából. A Föld születése során, a köpeny folyadék óceánként kezdődött magma a vasmag tetején. Ahogy megszilárdult, az elemek, amelyek nem illeszkedtek a fő ásványokhoz, söpredékként gyűltek össze a kéregben. Ezután a köpeny megkezdte a lassú forgalomban az elmúlt négy milliárd évben. A köpeny felső része lehűlt, mert a felszíni lemezek tektonikus mozgásaival keverjük és hidratáljuk.
Ugyanakkor sokat tanultunk a Föld testvérbolygóinak, a Merkúr, a Vénusz és a Mars felépítéséről. Ránk képest a Földnek aktív, kenött köpenye van, amely a víznek köszönhetően nagyon különleges, ugyanolyan összetevővel, amely megkülönbözteti a felületét.