第一章 高温高压实验装置与技术系统 1
第一节 金刚石压腔（DAC）及其实验技术 1
1.1 金刚石压腔（DAC） 1
1.2 金刚石压腔的加热方法 7
1.3 金刚石压腔压力测量方法 12
1.4 金刚石压腔原位测量技术 15
第二节 大腔体高压实验装置与实验技术 21
2.1 大腔体高压实验装置 22
2.2 大腔体高压实验技术 26
第三节 动高压加压装置 42
3.1 冲击压缩加压装置 42
3.2 动高压系统测量技术 44
第二章 多尺度数值模拟方法简介 46
第一节 第一性基本原理和方法 46
1.1 绝热近似 47
1.2 Hohenberg-Kohn定理 47
1.3 Kohn-Sham方程 48
1.4 交换关联泛函的简化 50
1.5 Bloch定理和平面波基集 51
1.6 赝势近似方法 52
1.7 能量极小的优化方法 53
第二节 分子动力学（MD）方法 54
2.1 分子动力学方法理论背景 54
2.2 牛顿方程的积分算法 54
2.3 原子间的相互作用势 57
2.4 分子动力学模拟的系综 58
第三节 介观模拟方法 59
3.1 元胞自动机（CAM）方法 60
3.2 蒙特卡罗方法（MCM） 61
3.3 介观动力学（mesodyn） 61
3.4 耗散颗粒动力学（DPD） 62
第三章 矿物物理性质 63
第一节 晶体 63
1.1 晶体的概念 63
1.2 对称型 63
第二节 矿物晶体化学 65
2.1 晶体的结构参数 65
2.2 晶体的压缩性参数 67
2.3 化学键能和晶体化学参数 69
第三节 高温高压下矿物的晶体结构 70
3.1 地幔矿物的合成 85
3.2 高温高压下合成的地幔矿物 85
第四节 矿物的热力学、弹性和电性特征 87
4.1 矿物的热力学特征 87
4.2 矿物的弹性特征 90
4.3 矿物的电性特征 92
第四章 岩石物理性质与测量方法 96
第一节 岩石的密度 96
1.1 岩石密度的概念 96
1.2 岩石密度与深度、压力的关系 97
1.3 岩石密度的测量方法 97
第二节 岩石的磁性 98
2.1 岩石的磁化率 98
2.2 岩石的磁化率测量 100
第三节 岩石的电性 100
3.1 物质的导电和介电机理 100
3.2 岩石的电阻率 101
3.3 岩石介电常数 103
3.4 岩石电性参数的测量方法 104
第四节 岩石的弹性 107
4.1 岩石弹性的概念 107
4.2 矿物和岩石的波速及其影响因素 108
4.3 岩石中波的传播和衰减 115
4.4 高温高压下岩石声波速度测量方法 119
第五节 岩石的力学性质 120
5.1 岩石的强度 120
5.2 岩石的变形 123
5.3 岩石的破裂 126
第六节 岩石的热学 129
6.1 岩石的热学性质 129
6.2 岩石热学性质的测量方法 131
第五章 地球内部结构 132
第一节 地球内部的一般物理特征 132
1.1 应力和应变 132
1.2 地震波 133
1.3 声发射和超声波速度测量 133
1.4 流变 134
1.5 热结构 134
第二节 典型的地幔矿物结构 136
2.1 尖晶石和畸变尖晶石结构（γ-Sp和β-Sp相） 136
2.2 钛铁矿结构（Il相） 137
2.3 钙钛矿结构（Pv相） 137
2.4 后钙钛矿结构（P-Pv） 137
2.5 石榴子石结构（Grt结构） 138
2.6 金红石结构 138
2.7 石盐结构（NaCl结构） 138
第三节 地球模型 139
3.1 PREM模型 140
3.2 地震学模型 141
3.3 岩石学模型 141
3.4 对流模型 142
第四节 中国大陆岩石圈结构模型 144
4.1 中国大陆地壳的速度结构 144
4.2 中国大陆岩石圈的岩石学结构 144
第六章 高温高压下岩石的弹性和电性特征 147
第一节 高温高压下岩石的弹性波速 147
1.1 岩石声波速度与温度、压力的关系 147
1.2 不同类型岩石的声波波速 148
第二节 高温高压下岩石的电性 168
2.1 岩石的导电机制及其影响因素 168
2.2 典型岩石的电导率 170
第三节 岩石部分熔融与熔体性质 182
3.1 岩石部分熔融 182
3.2 岩石熔体的电性 182
第七章 高压地球化学 185
第一节 地球的化学成分 185
第二节 地球内部的典型化学体系 186
2.1 SiO2体系 186
2.2 CaCO3体系 187
2.3 K2O-Na2O-CaO-Al2O3-SiO2体系 188
2.4 Al2O3-SiO2体系 192
2.5 CaO-MgO-Al2O3-SiO2体系 193
2.6 Mg-FeO-SiO2体系 193
2.7 CaSiO3-MgSiO3-A12O3体系 195
2.8 下地幔的矿物相 196
2.9 铁 197
第三节 地幔的物质组成模型 198
3.1 地幔的一般物质模型 198
3.2 下地幔矿物学模型 198
3.3 地核 200
第四节 高压矿物相中的水 201
4.1 名义上无水的矿物 201
4.2 在NAMs中水的存在形式 202
4.3 水对地幔矿物性质的影响 204
第五节 超高压变质岩地球化学 208
5.1 榴辉岩及其产状 208
5.2 榴辉岩岩石化学 209
5.3 榴辉岩同位素地球化学 210
第八章 高温高压下泥质岩的演化 215
第一节 实验与计算方法 215
1.1 泥质岩高压实验 215
1.2 泥质岩体系变质过程的热力学计算 220
第二节 泥质岩变质脱水过程 227
2.1 泥质岩体系含水矿物的稳定性 227
2.2 高温高压下泥质岩流体释放 229
第九章 高温高压下沉积有机质的演化 233
第一节 实验方法 233
1.1 样品和实验 233
1.2 样品分析 234
第二节 高温高压下气态烃的同位素地球化学 235
2.1 气态烃的碳同位素组成 235
2.2 气态烃的形成机制 236
第三节 高温高压下烃类的演化 238
3.1 氯仿沥青“A”与族组分产率变化 238
3.2 高温高压下饱和烃的演化特征 238
3.3 高温高压下芳烃的演化特征 242
第四节 高温高压下链烷烃的碳同位素组成 245
4.1 正构烷烃单体碳的同位素组成 245
4.2 姥鲛烷和植烷碳的同位素组成 245
第五节 高压对有机质成熟度的影响 247
5.1 温度和压力对有机质演化的作用 247
5.2 超高压的成藏过程响应 248
5.3 岩石圈底部温压条件下有机质的保存 249
第十章 高温高压下流体的物理化学行为 250
第一节 超临界流体 250
1.1 超临界流体的含义 250
1.2 超临界流体的结构 252
1.3 超临界流体的特殊性质 252
1.4 超临界流体中的化学反应 254
第二节 超临界水和二氧化碳的特性 254
2.1 超临界水 254
2.2 超临界二氧化碳 258
第三节 超临界状态下溶液的性质 260
3.1 C-H-O体系 260
3.2 水-氯化物 261
3.3 气体在超临界水中的溶解作用 262
第十一章 高温高压流体的地质作用 264
第一节 地球深部超临界流体 264
第二节 超临界流体在孕震过程中所起的作用 265
2.1 超临界流体对岩石强度的作用 265
2.2 超临界流体与地震孕育发生的关系 266
第三节 超临界流体在成矿过程中的作用 267
3.1 超临界流体有利于油气形成 267
3.2 超临界流体有利于金属矿床的形成 268
第四节 水、二氧化碳与硅酸岩熔体相互作用 269
4.1 硅酸岩熔体中水和二氧化碳的溶解度 269
4.2 水和二氧化碳对硅酸岩熔体性质的影响 270
第五节 超临界流体在环境地质学中的应用 271
第十二章 地热、地震与流体地球化学 272
第一节 地球深部流体与地热 272
1.1 中国地热概况 272
1.2 地热带与地震带的关系 274
1.3 中国地热流体地球化学 275
第二节 流体地球化学与地震活动 282
2.1 与地震有关的地球化学异常 282
2.2 地震地球化学异常与地震的时空关系 282
2.3 地震地球化学前兆形成机理 283
2.4 深部流体与地震孕育 283
第十三章 高温高压下矿物岩石物性的数值模拟 286
第一节 矿物物性的第一性原理研究 286
1.1 钙钛矿相铁镁硅酸盐矿物 286
1.2 橄榄石及其高压多形相 288
1.3 （Mg,Fe）O 293
1.4 高温高压下铁的相变熔融曲线和弹性性质 294
1.5硫化物的研究 296
第二节 有限元数值模拟方法及其在矿物岩石物理研究中的应用 296
2.1 有限元数值模拟方法简介 296
2.2 镁橄榄石和透辉石颗粒边界应力分布的三维模拟 297
2.3 有限元方法在地震孕育过程研究中的应用 300
2.4 有限元方法模拟流体对岩石变形与破坏的影响 302
参考文献 304