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辉石在上地幔中的含量仅次于橄榄石，包括斜方辉石(orthopyroxene)和单斜辉石(clinopyroxene)两个亚族。它们的晶体结构主要由硅氧四面体和镁氧八面体组成，硅氧四面体以共享顶角的方式呈链式连接，而镁氧八面体以共享边的形式呈带状排列。已有研究表明，辉石在高压下会发生相变，而其中某些相变可能与上地幔的不连续面（如X不连续面）等有关。 本文通过第一性原理计算，研究了镁端员辉石:斜方相Pbca、低压单斜相P21/c、高压单斜相C2/c和高压斜方相P21ca，在不同压力下的结构、弹性性质和波速各向异性，并讨论了相变。取得的主要结果如下: 1)在0K、0-30 GPa条件下，低压单斜相P21/c的焓值始终比低压斜方相Pbca的低，说明了低温下P21/c相较Pbca相稳定。而随着压力增大，C2/c与P21ca具有较前两者更低的焓值，具体表现为压力大于1.0 GPa(2.0 GPa)和5.0 GPa(9.0 GPa)时，C2/c与P21ca的热力学结构比Pbca(P21/c)更稳定。焓值计算结果说明低压相的辉石在不同的压力下可能会相变成不同的高压相。 2)理论计算所获得的这四种相在不同压力下的晶胞体积大小关系始终为:VPbca≈2VP21/c＞VP21ca＞2VC2/c 3)对0K下的压力加经验性的校正，可以实现第一性原理计算结果与常温下的实验结果的直接对比。本研究中，对第一性原理计算结果加一个2.7 GPa的压力校正后与常温下的实验结果吻合很好。 4) Pbca相的a轴方向是最难压缩的，而高压单斜结构C2/c相表现为c轴方向最难压缩。 5) Pbca、P21/c以及P21ca之间的体积模量大小比较接近，C2/c的刚性最大;Pbca的P波速度和S波速度随着压力的增大都存在波速弱化现象。 6)在压力小于12 GPa时（上地幔压力范围），高压单斜相C2/c的波速各向异性最大，而在更高的压力下，Pbca的各向异性最大，且随着压力急剧上升;除了C2/c，其他相都是a轴方向的横波偏振各向异性最明显。