对国内外关于地球圈层耦合的研究进行了广泛而深入的调研,现有的研究成果表明,地幔对流是地球内部热能传递并将之转化为板块运动所需动能的一种有效途径,而板块运动在一定程度上又影响着地幔对流形态。这种壳幔耦合动力行为的研究对探求全球构造原理有着深远的意义。对这种壳幔耦合的动力行为进行全球级数值研究,本论文的贡献主要表现在以下几个方面:1、建立了非牛顿流体特性的地幔对流模型。非牛顿流体本构保留了变粘度模型的温度影响同时,引入了流体受力对粘度的影响。2、建立了无缩放的全球地壳-地幔有限元模型。无缩放的真实尺寸模型最小限度地避免了比例缩放引入的不确定性,而全球尺度计算能够较好地分析地球在大尺度下的动力行为。3、建立了按照地理位置划分的有限元板块模型。有限元模型位置与实际地理位置经纬度一一对应,能够直观地描述模拟的地学现象。4、分析了壳幔耦合动力行为与全球构造的关系,本文详细地分析了全球构造的动力成因,得到地幔部分、地壳部分和壳幔边界(moho面)的计算结果。在未来开展的研究中,应考虑用更多的观测资料的数据,依此可以用来预测其它地球物理场的状态和分布规律。通过对比分析预测结果与实际观测数据分布的差异,调节模型尽量接近地球物理场真实情况,从而找到全球构造的耦合动力学背景。