对地球深部结构的理解有赖于对地幔及地核条件下矿物性质的正确认识。第一性原理是一种应用广泛的理论计算工具，它能够在不依赖实验数据和可调参数的前提下，精确预测高温高压条件下固体矿物的性质。因此，通过基于第一性原理的理论计算，我们得到了以下结论:　　1.地核的主要成分是铁，但是地核条件下的铁相依然存在争议。通过基于第一性原理的晶格动力学和分子动力学模拟，我们认为，在地震学观测允许的范围内的少量Si和S元素在高温下可以强化体心立方结构(bcc)铁相的稳定性，但不足以使该相在内地核条件下稳定存在。因此bcc结构应从内核铁相中排除。碳元素在核幔分异阶段强烈倾向于进入熔融铁，并且可以解释内核密度较纯铁低的现象，因此被认为是地核的重要成分。通过对固态铁碳化合物弹性性质的计算，我们发现Fe3C/Fe7C3的组合有可能出现在内核中，并且成为造成内核地震波复杂性的一个因素。　　2.由于上地幔具有较显著的地震波传播各向异性，因此上地幔矿物的蠕变机制应以位错滑动为主。通过第一性原理计算模拟上地幔压力条件下镁橄榄石的位错滑动过程，我们发现羟基在晶格中不同存在方式对镁橄榄石蠕变有不同的影响。