地球内部的绝大多数直接信息来自于地震学观测,利用不同温压条件下的矿物弹性性质可以使我们结合已有的波速信息对地球内部物质组成进行推测,因此高压实验所提供的矿物密度、弹性模量等物理性质随地球深度变化的趋势对地球深部科学研究具有重要意义。地幔中的MgO-Al2O3-SiO2-H2O（MASH）体系内矿物对地幔矿物的弹性性质产生明显影响,广泛参与地球内部的不均一性、波速异常等,具有重要的地球物理学意义。本文利用金刚石对顶砧结合X光衍射、布里渊散射和激光加热技术对MASH内的MgAl2O4-尖晶石和δ-AlOOH在高温高压下的热弹性力学性质进行了探究,揭示了上地幔顶部的尖晶石的弹性性质对该区域的地震波速影响以及俯冲板片中最有潜力将水从地表带到核幔边界的δ-AlOOH的热稳定域、热力学状态方程及相关的地震学特征。MgAl2O4-尖晶石在上地幔顶部是一种重要的含铝相,在下地幔的俯冲板片中亦有大量铁酸钙结构的MgAl2O4存在,对于Al向地球内部的运输具有重要意义。我们对MgAl2O4-尖晶石在300～1000K,1bar～10.9GPa范围内的三个独立弹性常数进行了测量,并用三阶有限应变方程对其进行拟合,结果显示三个独立弹性常数在不同温度下随压力的增长而增长。与上地幔的其他主要造岩矿物相比,MgAl2O4-尖晶石的波速明显具有最高的Vp、VS和VP/VS。尖晶石橄榄岩是上地幔顶部的主要岩石类型,结合上地幔的主要造岩矿物我们模拟了尖晶石橄榄岩沿冷、热俯冲板片地温曲线的VP、VS和VP/Vs变化趋势,并分析了尖晶石橄榄岩矿物成分的变化对其波速的影响。尖晶石橄榄岩矿物成分的变化可以使Vp、Vs在其各自最低值基础上分别产生2.1%、1.3%的浮动,其中含有较多尖晶石和橄榄石的橄榄岩VP、VS较高。上地幔的含铝相存在尖晶石-石榴子石转变,我们也对该转变进行了分析,不过该相并变未引起VP、VS的明显变化。δ-AlOOH被认为是俯冲板片中一种很有潜力向地球深部输水的介质。我们在足以覆盖全地幔温压范围内研究了 δ-AlOOH的温压稳定范围,并首次拟合得到其热力学状态方程及相关的热力学参数。δ-AlOOH具有极高的稳定性,其脱水相界与正常地幔地温曲线很接近,表明其可以随俯冲板片一直被带到核幔边界附近。由拟合得到的热力学参数,我们模拟了 δ-AlOOH的密度（ρ）、体波波速（VΦ）沿俯冲板片地温曲线的变化模型。与下地幔的其他主要矿物相比,δ-AlOOH具有最低的ρ和最高的VΦ这为通过地震学方法探测地幔中δ-AlOOH的潜在性提供了约束条件。俯冲板片中Egg相分解会产生δ-AlOOH和斯石英,因此我们也研究了ρ、VΦ由Egg相到δ-AlOOH沿热、冷俯冲板片地温曲线的变化趋势,该相变使密度分别增加～2.1%、～2.5%,而体波波速分别增加～19.7%、～20.4%。与下地幔的其他主要矿物相比,δ-AlOOH具有最低的ρ/VΦ值,这一特征有助于通过地震学手段判定δ-AlOOH在下地幔的潜在存在性。δ-AlOOH极广的稳定域,使其可以将水输送至核幔边界附近,由于核幔边界温度陡升,δ-AlOOH相变脱水,从而引发部分熔融。水也可以与来自外核的Fe反应生成具有低波速特征的FeO2Hx。部分熔融和FeO2Hx的存在可以用来解释核幔边界附近出现的超低波速区。在上述两项研究中,我们获得了上地幔顶部的含铝相之一和俯冲板片中的含铝含氢相的热弹性力学性质。利用尖晶石结合上地幔其他主要造岩矿物,我们构建了上地幔顶部的地震波速模型,为地震观测提供了一个参考模型。而δ-AlOOH则为我们提供了构建Al和水向下地幔的输送一个极富潜力的载体和解释核幔边界附近超低波速异常的关键钥匙。