随着计算机技术的发展,基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理模拟方法已成功地应用于矿物性质的模拟研究中,取得了丰硕的成果,成为高压物性研究不可缺少重要工具,是高压实验研究的重要辅助手段。NaCl是高压实验最常用的压标和传压介质之一,其在高压下的稳定性和结构变化特征直接影响高温高压实验结果的标定。石榴石是下地壳、上地幔以及过渡带的主要成分,其物性对于了解地幔物质组成、结构及动力学过程有重要意义。本文使用第一性原理的方法模拟了静水压力与非静水压力对NaCl结构、弹性的影响及高压下6种常见石榴石的结构、弹性和波速。主要结论如下:1.非静水压力与静水压力下的NaCl晶格常数存在一定偏差,且非静水压力打破了 NaCl的立方对称性。B1相与B2相NaCl晶格常数随压力的增加而非线性降低。静水压力与非静水压力下计算的密度保持一致性,因此非静水压力下氯化钠的密度虽然可以作为确定压力大小的一个参数,但是有可能无法完全反应实验过程中的应力状态。模拟研究与实验结果存在差异的原因之一可能是高压实验期间无法保持理想的静水压力状态。2.不同压力条件下,B2相氯化钠的体弹模量均大于B1相的,剪切模量均比B1相的低。因此由B1相转变为B2相时,体弹模量会增加而剪切模量降低。非静水压力对NaCl杨氏模量在不同方向上具有不同的影响。3.氯化钠的B1-B2相转变是最简单的一阶无位移跃迁,非静水压力不会改变B1到B2相转变压力。4.6种常见石榴石(镁铝榴石、铁铝榴石、锰铝榴石、钙铬榴石,钙铝榴石,钙铁榴石)的晶胞边长随压力的增大而减小。在研究压力范围内铝系列榴石(镁铝榴石、铁铝榴石、锰铝榴石)的晶胞边长整体小于钙系列榴石(钙铬榴石,钙铝榴石,钙铁榴石),晶胞边长主要受离子半径的影响。铁铝榴石、锰铝榴石和钙铁榴石的密度高于地球密度模型,镁铝榴石、钙铝榴石和钙铬榴石与地球密度模型相交于410 km附近。5.石榴石中[SiO4]四面体、[YO6]八面体和[XO8]十二面体体积随压力的增加而线性减少,变化比例接近1:2:3,表明石榴石压缩主要受十二面体控制。键角方差结果表明:高压使钙系列榴石的四面体和八面体变得更加规则,但是铝系列榴石四面体则畸变程度增加。6.石榴石体弹性模量随压力增加而近线性增加。整体上剪切模量会随着钙铬榴石和钙铝榴石含量的增加而增加,随着铁铝榴石和钙铁榴石含量的增加而减少,这种趋势与体弹性模量的变化正好相反。波速结果表明由Cr3+、A13+替换钙铁榴石八面体上的Fe3+会导致P波和S波波速增加。不同组成的石榴石及固熔体的存在对地球地幔的波速结构产生重要影响。