Mantijos konvekcija yra procesas, kurio metu šiluma iš Žemės šerdies perduodama aukštyn į paviršių. Manoma, kad šerdies mantijos kaitinimas sukuria konvekcines ląsteles, kuriose karšta mantijos medžiaga pakyla ir eidama vėsta plutos link, kol pasiekia mažiau tankią medžiagą, o tada ji išsiskleidžia ir leidžiasi žemyn. Panašūs procesai gali būti stebimi bet kuriame skystyje virš karšto ar šilto paviršiaus, pavyzdžiui, atmosferoje. Manoma, kad mantijos konvekcija yra atsakinga už plokščių tektoniką ir žemynų dreifą bei vulkanizmą.
Žemė susideda iš trijų pagrindinių sluoksnių: šerdies, mantijos ir plutos. Manoma, kad šerdį daugiausia sudaro geležis ir nikelis, tačiau jame yra daug radioaktyvių elementų; šių elementų skilimas kartu su šiluma, likusia po Žemės susidarymo, palaiko aukštą šerdies temperatūrą – manoma, kad ji yra nuo 5,432 10,832 iki 3,000 6,000 ° F (1,800 2,900–4 7 ° C). Virš šerdies yra mantija, sluoksnis. 6 mylių (11 km) storio karšto metalo silikato medžiagos, kuri, kaip manoma, iš esmės skysta viršutinėje dalyje, bet galbūt kieta apačioje. Viršutinis sluoksnis yra pluta, kietas mažiau tankios medžiagos sluoksnis, plūduriuojantis ant mantijos. Jį sudaro vandenyno pluta – vandenyno dugnas – 19–30 mylių (XNUMX–XNUMX km) storio ir žemyninė, XNUMX mylių (XNUMX km) storio.
Pluta suskaidoma į žemynines plokštes, kurios per geologinę istoriją lėtai judėjo viena kitos atžvilgiu, skilo ir susijungė, tikriausiai veikiamos mantijoje vykstančių konvekcinių procesų. Manoma, kad ten, kur kylanti mantijos medžiaga artėja prie plutos, į išorę plintantis judėjimas priverčia plutos dalis iš abiejų pusių pasislinkti. Manoma, kad tokiu būdu susiformavo Atlanto vandenynas, o procesas tęsiasi ir šiandien, kai Vidurio Atlanto kalnagūbryje iš mantijos medžiagos susidaro nauja vandenyno pluta. Taip pat yra keletas „karštų taškų“, kur mantijos medžiaga formuoja naują žemę paviršiuje, pavyzdžiui, Islandija ir Havajai. Kai kuriose vietose, pavyzdžiui, vakarinėje Pietų Amerikos pakrantėje, vandenyno plutos dalys gali nuslysti po žemynine pluta ir nusileisti giliai į mantiją; tai žinomos kaip subdukcijos zonos.
Nors tektoninių plokščių judėjimas yra gerai nustatytas ir pagrįstas stebimais įrodymais, Žemės mantijoje vykstantys procesai, skatinantys tektoniką, negali būti tiesiogiai ištirti. Labai tikėtina, kad ten vyksta konvekciniai procesai, tačiau tikslus jų pobūdis lieka neaiškus. Mantijos konvekcijos tyrimuose turi būti naudojami netiesioginiai metodai, tokie kaip seisminių bangų elgesys ir mantijos medžiagos, kuri buvo išspausta paviršiuje dėl vulkaninės veiklos, cheminė analizė. Nustatyta, kad iš skirtingų vietų paimti mantijos medžiagos mėginiai chemiškai skiriasi vienas nuo kito. Atrodo, kad tai prieštarauja teoriniams modeliams, kai konvekcija vyksta per visą mantijos gylį, nes tai turėtų lemti kruopštų medžiagos susimaišymą ir susidaryti chemiškai homogenišką magmą.
Mantijos konvekcijos teorija turi paaiškinti kintamą mantijos medžiagos cheminę sudėtį, kartu sutinkant su kitais stebėjimais ir fiziniais suvaržymais, susijusiais su mantijos struktūra. Kai kuriuose modeliuose yra skirtingi sluoksniai, kurių viršutiniame sluoksnyje vyksta konvekcija, o iš apatinio sluoksnio kyla medžiagos stulpeliai. Kiti apima senovinės gilios medžiagos „dėmes“, plūduriuojančias viršutinėje mantijoje. Tam įtakos gali turėti ir nepilnas vandenyno plutos sumaišymas su mantijos medžiaga. Mantijos konvekcija yra aktyvių tyrimų sritis ir 2011 m. nėra sutarimo dėl proceso detalių.