Depuis approximativement 10 ans, les modèles numériques de convection dans le manteau ont montré l'importance des principaux changements de phase pour la forme que peuvent prendre les courants de convection dans le manteau de la Terre. La transition des minéraux d'olivine vers leur structure spinelle est exothermique ce qui facilite la circulation des courants de convection dans le manteau supérieur.Par contre, la transition de la structure spinelle vers la phase perovskite, à environ 660 km de profondeur, se produit au travers d'un processus endothermique qui tend à s'opposer au passage des courants de convection. Ceux-ci sont ralentis, voire stoppés au niveau de cette discontinuité. Les modèles théoriques, obtenus par différents auteurs et dans différentes configurations géométriques montrent tous que, si pour une transition exothermique le passage des courants de convection est facilité, lorsque le caractère endothermique de la transition est fort, les mouvements de convection sont entravés jusqu'à ne plus pouvoir franchir cette discontinuité.

Un régime très particulier de convection existe entre ces deux cas limites : celui où le caractère endothermique du changement de phase est juste suffisant pour rendre la discontinuité localement imperméable au passage de la convection mais où ce blocage entraîne la naissance d'une situation instable qui va aboutir au bout d'un certain temps à une rupture brutale de cette couche limite. Par analogie avec ce qui se passe pour une couche de neige, cette rupture de la stabilité de la couche limite à 660 (en fait une intermittence) a été appelée avalanche de manteau. Ces événements interviennent à intervals irréguliers (chaotique) au cours du temps.

Animation de convection axisymmétrique (3 phases) - Le chargement peut nécessiter quelques minutes.

Les avalanches suivent un cycle de mise en couche partielle de la convection, puis de déstabilisation de la couche thermique à 660km, de voyage puis d'écrasement de l'avalanche sur le noyau, puis de restoration de la mise en couche partielle.

                - A -                            - B -                              - C -                            - D -

Les événements qui caractérisent le phénomène d'avalanche se déroulent ainsi: (A) mise en couches partielle de la convection entre manteau supérieur et manteau inférieur; (B) déstabilisation de la couche limite thermique à 670 km et brutal advection dans le manteau inférieur de matière froide en provenance du manteau supérieur; (C) arrivées de l'avalanche au niveau du noyau et des courants de retour au niveau de la surface; (D) le retour d'une mise en couche partielle marque la fin de l'avalanche.

-A - : Une mise en couche partielle de la convection bloque la circulation des courants de convection dans le manteau supérieur. Simultanément, l'isolation qui en résulte empêche la chaleur produite par la désintégration des éléments radio-actifs  et celle libérée par le refroidissement du noyau de s'échapper. Il en résulte une augmentation de la température du manteau inférieur alors que la convection refroidit efficacement le manteau supérieur. L'écart de température augmente de part et d'autre de la discontinuité des 660 km ce qui la rend instable.

-B- : L'instabilité de la couche limite thermique est maintenant accélérée par l'advection de matériaux froids et dense aspirézs tout autour dans le manteau supérieur. Pendant ce temps, des courants de retour alimentent le manteau supérieur en matériau chaud en provenance du manteau inférieur. Ce mécanisme génère de violents panaches qui démarrent sous la disonctinuité des 660 km. Cet effet est également accentué par la présence de la discontinuité exothermique à 400 km (voir animation).

- C - : L'avalanche traverse le manteau inférieur en quelques dizaines de millions d'années puis rencontre le noyau.  La différence de densité entre manteau et noyau empêche toute pénétration et l'avalanche commence à s'écraser sur la surface du noyau où elle rassemble les anomalies thermiques et provoque la naissance d'une deuxième catégorie de plume (dont l'origine se situe non plus sous la discontinuité des 660 km mais au niveau de la discontinuité manteau - noyau. Le matériaux froid du manteau supérieur qui envahit le manteau inférieur continue d'être remplacé par des courants de retour chauds.

- D - : Le réchauffement du manteau supérieur par les courants de retour et le refroidissement du manteau inférieur par l'avalanche diminue l'écart de température de part et d'autre de la discontinuité qui redevient stable et imperméable aux courant de convection. L'avalanche cesse d'être alimentée. Un nouveau cycle peut commencer

Ainsi, la convection dans le manteau se traduit par une succession de périodes calmes délimitées par des événements catastrophiques. Pendant les avalanches, d'énormes quantités de matériaux du manteau supérieur sont entrainées et remplacées par des plumes montant du manteau inférieur vers la surface. Il en résulte des variations de température moyennes de plusieurs dizaines de degrés dans le manteau supérieur et dans le manteau inférieur.

L'amplitude de l'écart de température de part et d'autre de la couche limite thermique a 660 km de profondeur évolue au cours du temps : l' augmentation de 530 My à 740 My  conduit à une situation instable qui se traduit par une forte avalanche qui refroidit le manteau inférieur et réchauffe le manteau supérieur. Ces transferts de masse (courbe pointillée de la figure ci-dessous) s'accompagnent d'effets mécaniques, dynamique et thermiques

Ainsi les avalanches provoquent-t-elles des augmentations très fortes des vitesses de surface (qui sont instantanément multipliées par trois), et des variations du tenseur d'inertie du manteau terrestre qui se traduit par une accélération de la rotation.

Les modèles numériques montrent que les avalanches sont susceptibles de générer des variations importantes de la température au niveau de la discontinuité manteau-noyau et dans le manteau supérieur, des générations de panaches naissant au niveau de la discontinuité des 660 km et au niveau du noyau, des accélérations des vitesses de surface et des perturbations de la rotation de la Terre. Ces événements qui affectent la planète entière se sont produits presque simultanément au cours du Cénozoique.