岩石圈动力学过程与应力场分布密切相关。地壳断层区域应力环境的改变是导致地震破裂的重要因素。充分认识岩石圈应力场分布可以更好地理解板块运动驱动力、揭示应力场分布的压缩张裂样式和解释岩石圈形变机制。重力势能的横向变化是岩石圈应力场的重要来源。通常可以采用偏应力或其和构造剩余压之和等物理量来描述重力势能差产生的驱动力。通过求解平衡方程得到应力场分布是研究重力作用对于岩石圈应力场贡献的一种有效方法。将不同期的重力势能数据代入平衡方程中,可以得到时变重力势能差产生的构造应力场。本文首先研究了一种重力势能差产生的水平构造应力的计算方法,并分析其和传统Flesch偏应力计算方法之间的关系,同时给出了时变重力势能差的计算方法。将上述理论应用于华北和川滇地区,分析重力作用在这些地区扮演的角色。最后讨论了丽江7.0级大地震孕育过程中重力场变化及其伴随的构造应力场变化,并分析了应力场变化和地震震源机制解之间的关系。论文主要工作包括以下几个方面,⑴重力势能差产生的横向作用力的计算方法建立了重力势能差和水平构造应力之间的平衡方程。为了消除平衡方程一个自由度,构建了水平构造应力两两乘积和最小这一约束条件。采用约束变分原理,推导了平衡方程限制下约束条件最小时拉格朗日乘子和水平构造应力之间的关系。构造了用于有限元求解的泛函,采用有限元方法,通过对其取变分可以求解出水平构造应力的唯一解。讨论了采用偏应力和水平构造应力计算构造剩余压的方法,推导出利用GRACE卫星时变重力场数据和地表重力变化数据计算重力势能变化的计算公式。⑵华北地区重力势能差产生的横向作用力分布在华北地区,利用Crust 1.0地壳模型、EGM2008重力场模型和V18.1地形模型数据计算了重力势能分布,并对其进行动力地形项改正。将重力势能差代入平衡方程,利用有限元方法计算出华北地区偏应力和水平构造应力分布。结果显示,水平构造应力和偏应力具有相同的分布方式,但是前者量级是后者的两倍。将重力势能差产生的横向作用力的最大主方向和世界应力图中震源机制解结果对比发现,两者不一致甚至许多地区两者几乎垂直,这说明重力作用不是华北地区构造应力场的主要来源。⑶川滇地区重力势能差产生的横向作用力在川滇地区,采用了和华北地区相同的模型数据和处理方法,计算了重力势能分布,利用有限元方法计算出川滇地区重力势能差产生的横向作用力。结果表明,偏应力和水平构造应力的量级变化分别为1.002~11.105Mpa和1.013~26.049Mpa,两者分布样式一致。将横向作用力的最大主方向和震源机制解结果比较发现,两者符合,这表明重力作用是川滇地区构造应力场的重要来源。⑷重力势能变化产生的横向作用力变化利用CSR发布2002-2013年GRACE卫星时变重力场数据计算出华北地区重力势能变化,结果显示由于华北地区陆地水减少,在这些地区造成压缩应力累积。以丽江7.0级地震为例,计算了震前重力变化产生的构造应力变化。计算结果表明,震前正重力变化对应着张裂应力累积,这与该地震正断层类型震源机制结果一致。