名义上无水矿物晶格中赋存的少量结构水能对矿物和岩石的物理化学性质产生显著的影响,包括可以有效降低岩石和矿物的流变强度。结构水与流变强度之间的定量本构关系是当前流变学研究的热点和难点问题。单斜辉石和斜长石是下地壳的重要组成矿物,其流变学性质,尤其是在含水条件下的流变强度对于约束下地壳,乃至岩石圈的流变强度具有重要意义。本论文以单斜辉石和斜长石的流变强度为研究对象,运用先进的高温高压变形实验技术,定量确定了水对单斜辉石和斜长石流变强度的影响,并结合四川攀西地区层状辉长岩中的单斜辉石和斜长石中结构水和变形显微结构进行了对比研究,获得以下新认识:1.通过高温高压变形实验获得了单斜辉石位错蠕变的水含量指数r=1.6,定量约束了单斜辉石强度的水弱化效应。利用改进型Griggs-type高温高压流变仪在含水条件下对单斜辉石（普通辉石）集合体进行一系列轴向压缩变形实验,实验条件为围压1 GPa,温度1000°C,变形速率5×10-5 s-1。实验结果表明,单斜辉石强度随结构水含量的增加而降低,当单斜辉石中结构水含量从84 ppm增加到662 ppm,其力学强度降低了4倍。显微结构分析结果表明,相较于热压样品,变形样品单斜辉石颗粒晶内变形明显,垂直于压缩方向被明显拉长,形成形态学优选方位（SPO）。变形组构特征为[001]轴垂直于压缩方向形成大圆环,（100）/（010）面平行于面理方向形成极密,表现为较显著的结晶学优选方位,指示单斜辉石集合体在位错蠕变域内变形。推测结构水对单斜辉石强度的弱化机制为,水进入单斜辉石与Si空位结合形成了点缺陷（（3H）/（4H））,加速了Si的扩散速度,从而导致了单斜辉石强度降低。假设n=3,计算得到的单斜辉石水含量指数r=1.6。该值大于前人报道的橄榄石的水含量指数（r=1.0）,小于石榴子石水含量指数（r=2.4）。含水条件下单斜辉石集合体强度弱于橄榄岩一个量级。2.建立了含水条件下斜长石流变方程（?）=10-3.2σ2.5COH2.4exp（-378（kJ/mol）/RT）。对含水斜长石（拉长石）集合体进行一系列轴向压缩变形实验。红外光谱分析结果表明,变形斜长石样品中的水吸收峰为～3400 cm-1处比较宽缓的波峰,表明水主要以Structural IIb OH的形式赋存在斜长石晶格中。实验结果表明,斜长石力学强度随结构水含量的增加而降低,当斜长石中的水含量从181 ppm增加到588ppm,其力学强度降低了5倍。斜长石流变方程的应力指数n=2.4,结合变形组构和晶内变形,说明斜长石集合体变形机制为位错蠕变为主,可能有颗粒边界滑移的影响。斜长石水弱化机制可能是H以Si(4+=4H+方式进入斜长石,加速了Si的扩散速度,从而导致了斜长石强度降低。将含水条件下斜长石的流变方程外推到天然环境,在位错蠕变域内,较低温条件下（低于600°C）含100-500 ppm水含量的斜长石强度低于含0.6 wt.%（或6000 ppmw）水含量石英的强度,也弱于水含量10-50 ppm的橄榄石超过一个量级。结合单斜辉石和斜长石的水弱化数据,说明富单斜辉石和斜长石的下地壳确实是岩石圈中“弱”层,为“果酱三明治”模型提供了更加精确的数据支撑。3.报道了攀西地区层状辉长岩中单斜辉石和斜长石的结构水含量和变形特征。以来自攀枝花和红格岩体的层状辉长岩为主要研究对象,获得了8块辉长岩样品中的结构水含量。单斜辉石在3630-3620 cm-1,3540-3520 cm-1,3470-3450cm-1出现结构水的特征吸收峰,平均水含量为534±108 ppm。斜长石在3630-3610cm-1,3580-3560 cm-1,3430-3410 cm-1出现结构水的特征吸收峰,平均水含量为480±95 ppm。单斜辉石水含量高于斜长石。结构水在单斜辉石和斜长石中的分配系数为1.1±0.23,该分配系数低于前人的报道,可能是不同构造地质背景导致。全岩平均水含量为366±53 ppm,该值代表了全岩水含量的下限,我们的结果说明新生下地壳可能是含水的,并不像前人认为的“干的”下地壳。该含水量低于前寒武下地壳含水量,可能是由于形成辉长岩的初始岩浆中较低的水含量或发生了岩浆“去气”作用。EBSD研究结果表明,斜长石发育以（010）近平行面理,[100]近平行线理为特征的强组构;单斜辉石发育以（100）形成平行于面理的弱大圆环,[001]近平行线理为特征的弱组构;钛铁矿的（0001）面近平行于面理面,同样发育弱组构。结合它们的晶内变形特征,推断斜长石、单斜辉石和钛铁矿在位错蠕变域内发生了塑性变形。斜长石组构强于单斜辉石,说明在相似水逸度条件下,斜长石强度弱于单斜辉石,这与前人高温高压实验结果相一致。磁铁矿没有发生明显的晶内变形且结晶学优选方位不发育,从广泛发育的四联点结果判断磁铁矿可能发生了超塑性变形。从显微变形结构和强度差异的角度认为钛铁氧化物结晶晚于硅酸盐矿物。通过对比攀西地区辉长岩和怀安地区蔓菁沟麻粒岩的变形特征,发现单斜辉石和斜长石的组构强弱发生了反转,考虑到蔓菁沟麻粒岩中单斜辉石和斜长石水含量分别为1094±122 ppm、272±10 ppm,推测可能是矿物中结构水含量较大的差异性导致流变强弱相发生了改变,从而导致了矿物组构强度发生了反转,这也与通过高温高压实验得到的水对单斜辉石和斜长石强度弱化影响的实验结果一致。4.定量约束了矿物组分、变形组构和韵律层结构等因素对层状辉长岩地震波性质的影响。层状辉长岩的地震波速性质模拟计算结果表明,其地震波速受磁铁矿和硅酸盐矿物比例控制,而地震波各向异性主要由斜长石组分决定,随着斜长石比例的增加,地震波速逐渐降低,各向异性程度逐渐增加,当辉长岩中斜长石的体积分数达到20%时,辉长岩的地震波特征就变得和斜长石单组分十分相似,表明斜长石较强的结晶学优选方位对于辉长岩地震波特征起到控制作用。在不考虑层状结构的影响下,利用Voigt-Reuss-Hill方法计算得到层状辉长岩的纵波和横波的各向异性分别为2.6%和2.63%。相比之下,结合组构和层状特征的共同影响,利用AEH-FE方法计算得到层状辉长岩纵波的各向异性从2.6%上升到5.1%,横波的各向异性从2.63%上升到5.52%,波速却没有明显的变化,纵波的最大波速仅从7.15上升到7.18 km/s,表明韵律层结构特征对全岩的地震波速影响十分有限,但会对地震波各向异性产生较大的影响。该研究结果表明,在模拟计算具有层状结构岩石的地震波性质时,AEH-FE方法能够更精确地估算矿物形态、分布和组构对全岩地震波性质的影响。