宇宙尘埃的矿物学组成包含了尘埃在宇宙空间产生和演化的重要信息，也反映了尘埃所处天体物理环境的物理、化学性质以及尘埃本身的演化过程。硅酸盐尘粒是宇宙尘埃的主要组成部分，它普遍存在于各种天体环境中。天文上已经在许多天体区域观测到硅酸盐尘埃所产生的10μm和18μm星际红外特征线，硅酸盐存在区域包括：星际空间、演化晚期恒星的星周尘埃包层、年轻恒星周围的原行星盘、绕主序星的碎片盘、HII区、彗星和行星际空间。精确地得到硅酸盐尘埃的矿物学成份具有重要意义，进而可以对这些天体环境的物理、化学性质和演化历史有更深刻的理解。　　 本文从各种天体物理环境中硅酸盐尘埃矿物学组成的理论研究方法出发，详细分析和讨论了在精确确定硅酸盐尘埃的化学组成时应该考虑的问题。由于前人常用的分析方法中存在与天体实际环境不符的假设，从而导致通过拟合红外光谱得到的硅酸盐尘埃化学成份，尤其是硅酸盐结晶度并不能反映天体环境的实际情况。由于结晶态硅酸盐是尘粒经历了热演化过程形成的，与尘埃演化过程中经历的高能量过程有着密切的联系，所以硅酸盐结晶度的研究突显了其在天体物理学中的重要意义。本文对硅酸盐尘埃的矿物学分析方法作理论性研究.为精确定量地得到天体环境中硅酸盐尘埃的化学成份奠定良好的理论基础。本论文主要解决硅酸盐尘埃的矿物学研究中的理论问题，是一个系统性的理论研究。　　 第一章介绍了星际尘埃的观测限制，包括星际消光、星际偏振、星际散射和星际元素丰度耗损等，并对当前主流的三种星际尘埃理论模型作了简要概括。　　 第二章详细介绍了在各种天体环境(包括星际空间、演化晚期恒星的星周尘埃包层、绕年轻恒星和主序星的星周尘埃盘、彗星的彗发和行星际空间)中的硅酸盐尘粒的观测特征，并分别对其物理和化学性质进行了综合比较。对星际尘埃领域至今未解决的谜团一弥漫星际介质中结晶硅酸盐尘埃的缺失问题及其重要的天体物理学意义作出阐述。　　 第三章介绍了通过拟合尘埃环境的红外观测从而得到尘埃化学组成的方法中用到的“单一温度”假设，以彗星C/2002 V1(NEAT)为例，由硅酸盐尘埃处于太阳辐射场中的能量平衡方程得到各种不同化学组成和尺寸的硅酸盐尘粒不可能具有相同的平衡温度。具有不同热平衡温度的尘埃混合物，其红外发射谱明显区别于具有单一温度的尘埃混合物的发射谱。因此，尽管“单一温度方法”可以初步估算出尘埃的化学组份，但是在数量上并不精确。为了能得到对尘埃尺寸和丰度的严格限制，需要用对具有某一尺寸分布的各种尘埃颗粒进行更详细的拟合尘埃的加热和冷却过程，最终得到有关这些尘埃产生和演化过程的准确信息。　　 第四章首先针对沿银河系中心方向Sgr A*的红外光谱观测发现结晶硅酸盐质量百分比上限～1.1％，远低于之前的研究结果～5％[34]，和由代表了邻域星际视线方向Cyg OB2 No. 12的10μm吸收谱得到的～60％。前人的观测早已发现，沿银心Sgr A*方向不仅存在弥漫星际介质也存在致密分子云，如果考虑了这个观测对象所处的实际天体物理环境，就必须考虑水冰尘埃包层以及含碳物质构成的有机耐熔质包层的影响，而不能通过拟合银心方向的吸收谱而将得到的硅酸盐矿物学组成认为代表了弥漫星际介质的化学组成。这章讨论了具有各种不同形状(球形、椭球形、具有连续离心率分布的尘粒，以及硅酸盐核，有机耐熔质内包层-水冰外包层的三层结构)的硅酸盐尘埃，考虑尘埃包层的效应对硅酸盐结晶度的影响。结果表明如果采用硅酸盐核-冰尘埃包层的模型，尘埃包层的吸收可以掩盖～3-5％的结晶硅酸盐。　　 第五章研究了硅酸盐尘埃中铁(Fe)含量对确定硅酸盐尘埃矿物学组成的影响。硅酸盐尘埃在紫外和可见光波段的吸收能力与尘埃化学组成中的Fe含量有密切的联系，因此必然对硅酸盐尘埃的平衡温度产生影响。通过计算各种不同Fe含量的硅酸盐尘埃的理论红外发射谱，本文发现具有Fe贫化学成份的硅酸盐尘粒，其热平衡温度明显低于具有Fe丰化学成份的硅酸盐尘粒。将硅酸盐中Fe丰度的效应应用于绕Herbig Ae星HD 142527的原行星盘和太阳系彗星尘埃，对这类天体的硅酸盐结晶度研究提出一种可能的解释：由于结晶Fe贫硅酸盐在紫外和可见光波段的不透明度很小，使其发射强度较低而不能被红外探测器观测到。Fe丰度效应能掩盖的结晶硅酸盐结晶度最高可以达到90％。在弥漫星际介质中，由于星际辐射场的辐射峰正处于结晶Fe贫硅酸盐吸收能力较强的区域，使其热平衡温度不会低于Fe丰的硅酸盐，因此不会对确定弥漫星际介质中硅酸盐结晶度产生影响。　　 第六章总结已开展的工作，并对以后的研究发展作出展望。