礦物物理學是構成行星（尤其是地球）內部的材料科學。 它與專注于全巖特性的巖石物理學重疊。 它提供的信息可以根據地球內部深處的特性解釋地震波、重力異常、地磁場和電磁場的表面測量結果。 這些信息可用于深入了解板塊構造、地幔對流、地球發電機和相關現象。

礦物物理學的實驗室工作需要高壓測量。 最常見的工具是金剛石砧座，它使用金剛石將小樣本置于可接近地球內部條件的壓力下。

礦物物理學的許多開創性研究都涉及使樣品受到沖擊的爆炸或射彈。 在短暫的時間間隔內，樣品在沖擊波通過時處于壓力之下。 通過這種方法已經達到了地球上任何地方的壓力。 然而，該方法有一些缺點。 壓力非常不均勻并且不是絕熱的，因此壓力波會在經過時加熱樣品。 實驗條件必須根據一組稱為 Hugoniot 曲線的壓力-密度曲線來解釋。

多砧壓力機包括一系列砧座，以將來自壓力機的壓力集中到樣品上。 通常，該設備使用八個立方體形碳化鎢砧座來壓縮包含樣品的陶瓷八面體和陶瓷或 Re 金屬爐。 砧座通常放置在大型液壓機中。 該方法由日本的 Kawai 和 Endo 開發。 與沖擊壓縮不同，施加的壓力是穩定的，樣品可以用爐子加熱。 使用 WC 砧座和鉻酸鑭爐可獲得約 28 GPa 的壓力（相當于 840 公里的深度）和高于 2300 °C 的溫度。 該設備非常笨重，無法達到金剛石壓砧（下圖）中的壓力，但它可以處理更大的樣品，這些樣品可以在實驗后進行淬火和檢查。 最近，為這種壓力機開發了燒結金剛石壓砧，可以達到 90 GPa（2700 公里深度）的壓力。

金剛石壓砧是一種用于集中壓力的小型臺式設備。 它可以將一小塊（亞毫米大小的）材料壓縮到極端壓力，可以超過 3,000,000 個大氣壓（300 吉帕）。 這超出了地球中心的壓力。 金剛石尖端的壓力集中是因為它們的硬度，而它們的透明度和高導熱性允許使用各種探針來檢查樣品的狀態。 樣品可以加熱到數千度。

實現地球內部的溫度對于礦物物理學的研究與產生高壓一樣重要。 有幾種方法可用于達到這些溫度并對其進行測量。 電阻加熱是最常見和最容易測量的。 對電線施加電壓會加熱電線和周圍區域。 有多種加熱器設計可供選擇，包括加熱整個金剛石砧座 (DAC) 主體的加熱器和安裝在主體內部以加熱樣品室的加熱器。 由于金剛石在該溫度以上氧化，空氣中的溫度可能會低于 700 °C。 在氬氣氛下，可以達到高達 1700 °C 的更高溫度，而不會損壞鉆石。 BX90 DAC 的鎢電阻加熱器達到了 1400 °C 的溫度。

激光加熱是在帶有 Nd:YAG 或 CO_{2 激光器的金剛石砧座中完成的，以達到 6000k 以上的溫度。 光譜學用于測量樣品的黑體輻射以確定溫度。 激光加熱繼續擴大金剛石砧座可達到的溫度范圍，但存在兩個明顯的缺點。 首先，使用這種方法很難測量低于 1200 °C 的溫度。 其次，樣品中存在較大的溫度梯度，因為只有被激光擊中的樣品部分被加熱。}

要推斷地球深處礦物的特性，有必要知道它們的密度如何隨壓力和溫度變化。 這種關系稱為狀態方程 (EOS)。 德拜晶格諧振模型預測的 EOS 的一個簡單示例是 Mie-Grünheisen 狀態方程：

( d P d T ) = γ D V C V , {\\displaystyle \\left({\\frac {dP}{dT}}\\right)={\\frac {\\gamma _{D}}{V} }簡歷}，}

其中 C V {\\displaystyle C_{V}} 是熱容量，而 γ D {\\displaystyle \\gamma _{D}} 是德拜伽瑪。