蕴藏在地球深部的矿物资源为人类社会的发展提供了必要的能源,而开采矿物资源所使用的技术手段在给人类带来能源的同时,也在一定程度上改变地球表面的结构,引发的自然灾害影响了人类的正常生活。预防此类灾害的发生是保护人类生命安全的重要措施,这就需要深入探索地球深部物质的高温高压物性及其变化特征。随着计算机技术的不断完善,可以有效的模拟矿物在实验上难以达到的温度与压力环境,对其物性的认识逐渐成为可能。本学位论文采用分子动力学、晶格动力学和第一性原理方法结合经验拟合和从头算能面拟合方式,发展了一套MgO和CaO的新势函数;并通过第一性原理方法系统研究了矿物ZnO的高压物理性质。选取候选矿物MgO和CaO的B1和B2结构的晶格参数、弹性常数以及能量差,给出了Morse与Born-Mayer形式相结合的新势函数。利用晶格动力学、分子动力学和第一性原理方法在高温高压下对新势函数的有效性和可靠性进行了验证。首先,使用该势函数研究了MgO和CaO的晶格参数、弹性特性、结构稳定性、声子色散曲线以及声子态密度;分析了候选矿物的熔化温度、热膨胀系数、热容和熵等热力学性质;并预测了CaO在高压下B1到B2结构的相变压力。其次,单相法得到CaO和MgO的熔化温度分别为3080和4117 K,而两相法外推得到的结果分别为2767 K和3525K;其中,MgO的熔化温度与研究过程中使用壳层模型和呼吸壳层模型的模拟结果接近。同时利用两相法预测了CaO直至下地幔压力的高温高压相图,也预测了MgO的高温高压熔化曲线。最后,利用径向分布函数分析了MgO中各原子对的微观结构特征,其结果表明升温过程中原子键长和中心原子配位数均减小;基于新势函数通过单相法升温弛豫获得一个新现象,即高温高压下MgO发生了固-固相变,这个高温高压相很可能是B81相。采用基于密度泛函理论的第一性原理方法系统地研究了矿物ZnO的晶体结构、结构相变、力学性质以及电子结构。ZnO的晶体结构包括B1、B2、B3、B4、BCT、B81、B10、Ge P、Bk以及Bh。GGA和LDA预测的ZnO结构总能量绝对值和内聚能顺序均为B2＜B10＜Bh＜B81＜B1＜Ge P＜Bk＜BCT＜B3＜B4,也表明在ZnO众多结构中B4为最稳定结构,B2为最优高压候选结构;ZnO的相变路径沿着六方和四方。通过分析ZnO结构的内部参数u、c/a以及角度等参数的转变,BCT、B10和Ge P结构属于四方路径的中间相,而六方路径包括B81、Bk和Bh结构;也从配位数角度分析原子密度和局部原子排列,结构相变过程中随着压力增大,配位结构符合低配位结构向高配位结构进行转变的规律;同时也表明离子材料倾向于高配位数,而共价材料倾向于低配位数。最后,对ZnO晶体高压下弹性特性和各向异性展开了研究,也全面讨论了加U方法对ZnO其他结构的电子性质的影响。