地质流体普遍存在于地球各层圈中，它是物质传输、能量传递和各种地球化学作用过程的载体和介质，研究地质流体的物理化学性质和地球化学行为是地球系统科学研究所面对的挑战性课题之一。与诸如实验和物理化学建模等传统研究方法相比，分子水平上的计算机模拟在解决极端条件下流体体系物理化学性质方面表现出明显的优势，成为定量研究地球内部不同层圈中地质流体特点及其作用规律的有效途径。 本博士论文运用先进的分子动力学和蒙特卡罗计算机模拟技术系统深入地研究了典型地质流体体系的物理化学性质，主要成果可概括为：(1)利用蒙特卡罗计算机模拟方法，成功地模拟了CH4-C2H6、CO2等体系的相平衡和相变，取得了与实验一致的结果，从而在计算机上实现了相平衡研究；(2)通过分子动力学模拟研究了H2O的物理化学性质，把纯水的PFT数据从实验所允许的温压范围扩展到2000K、20万大气压；(3)通过分子动力学和蒙特卡罗模拟，建立了一个CO2分子模型，它能同时准确预测CO2的各种物理化学性质(PFT性质、相平衡、潜热、结构性质和动力学性质)；(4)在纯体系研究的基础上，用非线性拟合法由CO2-H2O的量子力学abinitio计算结果得到混合体系分子势能面，在此基础上用分子动力学模拟预测了CO2-H2O混合物在高温高压条件下的PVTx性质，不仅重现了世界上许多实验室几十年以来的实验成果，而且填补了许多实验空白、补充了地质流体定量研究的数据；(5)通过分子动力学模拟研究金属离子在水溶液中的性质，得到了与实验一致的离子周围水化结构和动力学性质，还进一步研究了金属离子在水溶液中的缔合作用和迁移性质，系统地分析了离子缔合过程中的微观结构变化以及外界温压条件对其影响，从而为成矿元素的迁移研究提供了新的方法。