Convecția mantalei este procesul prin care căldura din miezul Pământului este transferată în sus la suprafață. Se crede că încălzirea mantalei de către miez creează celule de convecție în care materialul fierbinte al mantalei se ridică, răcindu-se pe măsură ce se deplasează, spre crustă până ajunge la un material mai puțin dens, moment în care se răspândește apoi coboară. Procese similare pot fi observate în orice fluid deasupra unei suprafețe fierbinți sau calde – de exemplu, atmosfera. Se presupune că convecția mantalei este responsabilă de tectonica plăcilor și de deriva continentală, precum și de vulcanism.
Pământul este format din trei straturi principale: miezul, mantaua și crusta. Miezul este considerat a fi compus în principal din fier și nichel, dar cu o proporție mare de elemente radioactive; degradarea acestor elemente, împreună cu căldura rămasă de la formarea Pământului, mențin nucleul la o temperatură ridicată – se crede că este între 5,432 și 10,832 ° F (3,000 și 6,000 ° C.) Deasupra nucleului se află mantaua, un strat de material silicat metalic fierbinte de 1,800 de mile (2,900 km) grosime, considerat a fi în esență lichid în partea superioară, dar posibil solid în jos. Stratul superior este crusta, un strat solid de material mai puțin dens care plutește pe manta. Acesta este format din crusta oceanică – fundul oceanului – 4-7 mile (6-11 km) grosime și crusta continentală, 19 mile (30 km) grosime.
Scoarta este divizată în plăci continentale, care, de-a lungul istoriei geologice, s-au deplasat încet una față de alta, s-au divizat și s-au unit, probabil sub influența proceselor de convecție din interiorul mantalei. Se crede că acolo unde un material al mantalei în creștere se apropie de crustă, mișcarea de răspândire spre exterior face ca secțiunile de crustă de pe ambele părți să se depărteze. Se crede că Oceanul Atlantic s-a format în acest fel și procesul continuă și astăzi, o nouă crustă oceanică fiind formată din materialul mantalei de-a lungul crestei Mid-Atlantic. Există, de asemenea, o serie de „puncte fierbinți” în care materialul mantalei formează pământ nou la suprafață – de exemplu, Islanda și Hawaii. În unele zone – cum ar fi coasta de vest a Americii de Sud – secțiuni de scoarță oceanică pot aluneca sub crusta continentală și pot coborî adânc în manta; acestea sunt cunoscute sub denumirea de zone de subducție.
În timp ce mișcarea plăcilor tectonice este bine stabilită și susținută de dovezi observabile, procesele care au loc în mantaua Pământului care conduc tectonica nu pot fi investigate în mod direct. Pare foarte probabil ca procesele de convecție să funcționeze acolo, dar natura lor exactă rămâne neclară. Investigațiile asupra convecției mantalei trebuie să utilizeze metode indirecte, cum ar fi comportamentul undelor seismice și analiza chimică a materialului mantalei care a fost extrudat la suprafață prin activitatea vulcanică. S-a constatat că eșantioanele de material de manta luate din diferite locații diferă chimic unele de altele. Acest lucru pare să intre în conflict cu modelele teoretice în care convecția are loc pe toată adâncimea mantalei, deoarece aceasta ar trebui să conducă la amestecarea completă a materialului, rezultând o magmă omogenă din punct de vedere chimic.
O teorie a convecției mantalei trebuie să explice compoziția chimică variabilă a materialului mantalei, în același timp de acord cu alte observații și constrângeri fizice, în ceea ce privește structura mantalei. În unele modele, există straturi distincte, cu convecția având loc în stratul superior și penele de material care se ridică din stratul inferior. Altele implică „bloburi” de material străvechi și profund care plutesc în mantaua superioară. Amestecarea incompletă a scoarței oceanice subduse cu materialul de manta poate juca, de asemenea, un rol. Convecția mantalei este o zonă de cercetare activă și, din 2011, nu există un consens cu privire la detaliile procesului.