华北克拉通破坏与岩石圈减薄，已经成为了国内外学者们所广泛认可的地质事实。然而，对华北克拉通破坏的时间、机制以及动力学背景仍存在很大争议。就华北克拉通破坏的机制而言，目前人们提出了拆沉作用、岩石圈地幔水化模型和热-化学-机械作用等观点，无论是哪一种破坏机制，都不可避免地涉及到地幔熔体物质的相关物理化学性质。水作为最为常见的一种流体物质，其在地幔中的赋存状态、含量大小一直以来是地球科学家研究的重点。火山侵入所携带的譬如云母、角闪石包体等含水矿物以及地幔岩浆中大量存在的水都证实了地幔中水的存在。水对于地幔的动力学过程有很大的作用，高温高压实验证实少量的水能够降低辉石与橄榄石的机械强度，增加离子扩散速率，提高矿物的电导率等。可以说研究地幔中水的含量极其赋存形式对于认识地球演化具有重要意义，特别是对流变、相平衡以及熔融反应都起到很重要的作用。在本论文中，我们以含水玄武岩为研究对象，利用高温高压实验手段对其密度、声速和弹性系数等一系列重要的物理参数进行了研究，发现了一些新现象，研究结果如下：1、利用六面顶压机（YJ-3000t）进行了高温高压下玄武岩样品含水玻璃的合成，合成出多组不同温度压力和含水量的玄武岩玻璃样品。对合成的玄武岩岩浆玻璃样品的进行了红外光谱水含量的测定和电子探针常量元素分析测试工作。测试结果表明样品总含水量较低的时候，羟基占主导地位，而当总含水量大于2%的时候，更多的水则以H2O分子的形式呈现。在前人工作的基础上对含水硅酸盐熔体（玄武岩）的解聚度计算公式进行了修正。修正后的公式考虑了水对硅酸盐熔体体系聚合度的影响，更加准确地体现了结构基团与成网变网阳离子之间的相互作用。2、（1）对系列玄武岩玻璃样品分别进行了有“压力效应”和“无压力效应”热膨胀实验。将热膨胀数据与密度测量相结合，我们获得了不同温压条件下含水玄武岩熔体中水的偏摩尔体积。计算结果表明常温常压下无压力效应的玄武岩玻璃中水的偏摩尔体积与Richet等人的模型相符合。温度的增加或者压力的的减小都能够有效地使玄武岩熔体中水的偏摩尔体积增大。（2）对这一系列不同温压条件下合成的含水玄武岩玻璃进行了常温常压下的布里渊光谱实验。实验结果表明水的加入可以有效地降低玄武岩熔体的声速，其弹性模量G、剪切模量KS与含水量之间呈线性关系且随着含水量的增加而减小。不同合成压力下弹性数据的对比表明，水的加入将破坏熔体结构中多面体之间的相互作用。相对较为稳定的四面体桥氧结构的破坏将会导致硅酸盐系统更加容易被压缩。通过对比1GPa和2GPa下合成的玻璃样品的绝热压缩率可以看到，更高压力下合成的玻璃具有较小的压缩率，这说明玻璃越致密越难以被压缩。传统意义上认为由于水具有较小的分子量，其加入到硅酸盐熔体中必然会使熔体的密度降低。然而，水加入硅酸盐体系将会降低体系的聚合程度增加体系的压缩率，减缓密度的降低程度。因此我们认为高温高压下水的加入对硅酸盐玻璃有一个“双重”作用：降低体系的密度并增加其压缩率。对比1GPa与2GPa玻璃样品的压缩率可以发现，尽管2GPa下样品的压缩率有一个总体的降低，但其压缩率随着水的增加速率要高于1GPa下合成的样品。总的来说，水不但降低了硅酸盐样品的密度，其对密度的降低程度在更高压力下会有所减弱。（3）选取费县地区含水量分别为0.46wt%和2.69wt%的含水玄武岩玻璃进行了高压下布里渊光谱的测量。测量结果表明压力会使含水玄武岩熔体发生二阶相变。相变机制是由于硅酸盐网络在压力作用下向更高[Si, Al]–O配位的拓扑重排。与FX-1玄武岩玻璃（0.46wt%含水量）相比，当压力为10GPa时，FX-2玄武岩玻璃（2.69wt%含水量）中多余的2.23wt%含水量使FX-2玻璃的弹性模量降低了10%–18%。含水量的增多会使得二阶相变点发生滞后，这是由于水对于硅酸盐玻璃的解聚作用。水与体系中的成网阳离子发生相互作用生成Si–OH和Al–OH基群，并阻止非桥氧阳离子与附近的成网阳离子相结合。（4）结合热膨胀与高压弹性数据，我们构建了含水玄武岩熔体在上地幔底部的密度模型。我们的含水玄武岩熔体与大洋中脊玄武岩和PREM的密度对比表明，为了保证玄武岩熔体在上地幔底部的稳定性，熔体中的含水量不能超过0.46wt%。