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含水矿物在地球深部温度和压力条件下的结构稳定性关乎各种地质活动的开启、重大地质事件的孕育以及宜居地球环境的演变。含水矿物深部脱水,明显降低地幔岩熔融温度,增强地幔岩蠕变和扩散速度,改变地幔矿物相变温度和压力,孕育和开启深源地震和火山活动。含水矿物深部脱水,生成质子H+或水合羟基H3O2-彻底改变地幔岩氧化/还原状态,增强其离子流动性和导电能力,促进地幔对流的物质循环和能量传输,形成当前相对稳定的地球内部结构和地表宜居环境。板块俯冲是地表水进入地球深部的主要通道。俯冲带是地球内部最为活跃的地质部位之一,是地球系统水循环的关键场所。板块俯冲过程中含水矿物的结构稳定性决定了水进入地球深部的方式、形式和数量,影响板块俯冲的深度和速度,影响地幔物质的黏度和熔融,诱发岛弧火山和深源地震。早期的洋-洋俯冲、洋-陆俯冲和陆-陆俯冲,俯冲板片的温度普遍偏低,板片携带物的结构稳定性主要取决于其所处深度（正压力）和移动速度（剪切力）。为了研究这种低温高剪切压力环境下的含水矿物结构稳定性,厘清板片脱水的应力机制,推演地球深部水循环过程,本学位论文运用可旋转式金刚石压腔装置和T301不锈钢封垫与Capton塑料封垫两种组装,在常温高压剪切条件下,对三水铝石Al（OH）3、滑石Mg3[Si4O10]（OH）2和蛇纹石Mg6[Si4O10]（OH）6三种含水矿物展开了原位的显微激光拉曼光谱和非原位的微区X射线衍射测试,取得如下创新性实验成果和理论认识:1、T301不锈钢封垫组装的旋转压机高压剪切实验,三水铝石Al（OH）3在约2.7GPa发生结构相变,没有发生脱羟基作用。该结果与准水压实验结果相同,样品由初始γ-Al（OH）3单斜相（SG:P21/n,Z=8）转变为另一种单斜结构的η-Al（OH）3（SG:P21/b,Z=8）相。Capton塑料封垫组装的旋转压机高压剪切实验,三水铝石Al（OH）3发生完全脱羟基作用,生成水H2O和水合羟基H3O2-。常温加压至1.5 GPa旋转到180°,初始样品高波数段4个羟基伸缩振动峰(3363、3434、3524和3618 cm-1)相继消失,并出现3303和3560 cm-12个强度不等的新峰。低波数段拉曼谱强度明显减弱,无非晶态宽峰;Al-O-Al变形振动双峰(568、539 cm-1)和Al-O伸缩振动肩峰(321和307 cm-1)分别融合为一个峰;4个羟基变形振动峰(1052、1018、981和922 cm-1)仍然可见。继续加压至3.5 GPa、360°旋转后卸至常压,只有高波数段新出现的两个羟基伸缩振动峰与低波数段的Al-O-Al变形振动峰和Al-O伸缩振动仍然可见。对比T301不锈钢封垫与Capton塑料封垫两种组装的高压剪切实验拉曼谱,在Capton塑料为封垫材料的实验中,三水铝石沿c轴方向平行叠置的（OH）-Al-（OH）配位八面体层骨架发生脱羟基作用,生成新的O-Al-O配位八面体骨架、水H2O和水合羟基H3O2-。c轴方向平行叠置的八面体骨架层间距明显缩小,铝氧键Al-O、铝氧桥键Al-O-Al和羟基OH的伸缩和变形拉曼振动峰发生改变。2、T301不锈钢封垫组装的旋转压机高压剪切实验,滑石Mg3[Si4O10]（OH）2发生部分脱羟基作用,生成水H2O和H3O2-。常温加压到实验最高压力11 GPa并作360°旋转,初始样品的羟基伸缩振动峰3677cm-1强度轻微减弱,并在3303和3560cm-1位置出现两个强度不等的新峰,低波数段拉曼谱未出现明显变化。卸压至常压,高波数段新出现的两个羟基伸缩振动峰与低波数段的镁氧键Mg-O、硅氧四面体峰SiO4和硅氧桥键Si-Ob-Si的拉曼峰同时共存。Capton塑料封垫组装的旋转压机高压剪切实验,滑石Mg3[Si4O10]（OH）2发生完全脱羟基作用,生成水H2O和水合羟基H3O2-。常温加压至中心1.0 GPa并做360°旋转,初始样品唯一可见的羟基伸缩振动峰3677 cm-1消失,并在3303和3560 cm-1位置出现2个强度不等的新峰,低波数段拉曼谱强度明显减弱,无非晶态宽峰,原镁氧键Mg-O、硅氧四面体和Si-Ob-Si峰依然存在。卸压至常压,Mg-O键伸缩振动峰192cm-1,硅氧四面体SiO4强峰362 cm-1以及硅氧桥键Si-Ob-Si伸缩振动峰675 cm-1依然可见。对比T301不锈钢封垫与Capton塑料封垫两种组装的高压剪切实验拉曼谱,在Capton塑料为封垫材料的实验中,滑石Mg3[Si4O10]（OH）2的Mg O4（OH）2配位八面体骨架发生脱羟基作用,生成新的O-Mg-O配位八面体骨架、水H2O和水合羟基H3O2-。硅氧四面体SiO4和硅氧桥键Si-Ob-Si的对称伸缩振动峰受到压制。3、T301不锈钢封垫组装的旋转压机高压剪切实验,蛇纹石Mg6[Si4O10]（OH）6发生了部分脱羟基作用,生成了水H2O和水合羟基H3O2-。常温加压至中心压力8GPa并作360°旋转,初始样品的羟基伸缩振动峰3668和3699 cm-1强度出现轻微减弱,同时在3303和3560 cm-1位置出现2个强度不等的新峰;低波数段拉曼谱未出现明显变化。卸压至常压,高波数段新出现的两个拉曼峰与原结构的两个羟基峰同时共存,硅氧四面体SiO4和Mg O4（OH）2配位八面体的特征拉曼峰依然存在。Capton塑料封垫组装的旋转压机高压剪切实验,蛇纹石Mg6[Si4O10]（OH）8发生完全脱羟基作用,生成水H2O和水合羟基H3O2-。常温加压到中心压力3.0 GPa并作360°旋转,初始样品高波数段的两个羟基伸缩振动峰3668和3699 cm-1完全消失,并在3303和3560 cm-1位置出现2个强度不等的新峰;低波数段拉曼谱强度明显减弱。卸压至常压后,硅氧四面体SiO4的对称伸缩振动峰375 cm-1和硅氧桥键Si-Ob-Si的对称伸缩振动峰683 cm-1仍然存在。对比T301不锈钢封垫与Capton塑料封垫两种组装的高压剪切实验拉曼谱,在Capton塑料为封垫材料的实验中,蛇纹石Mg6[Si4O10]（OH）8晶体中的Mg-（O,OH）6配位八面体发生脱羟基作用,生成新的O-Mg-O配位八面体骨架、水H2O和水合羟基H3O2-。硅氧四面体SiO4和硅氧桥键Si-Ob-Si的对称伸缩振动峰受到压制。综合上述对比实验结果,我们发现在较大剪切差应力作用下,三水铝石Al（OH）3、滑石Mg3[Si4O10]（OH）2和蛇纹石Mg6[Si4O10]（OH）6发生完全脱水,生成水H2O和水合羟基H3O2-,原配位多面体骨架结构发生叠加层间的压缩和滑移。本论文的实验结果为查明板片冷俯冲过程的脱水机制提供了重要的实验证据,并有助于我们探讨俯冲板片的物理化学性质、板片俯冲的速度和角度、岛弧火山的演化进程。