重力学作为一门古老的学科，发展有数百年历史，随着重力方法理论的进步，逐步拓展应用到石油、天然气、煤等矿产资源的勘探以及地球外部形状和内部结构方面的研究。目前借助于空间重力观测技术的发展以及大量地球物理重大基础观测项目的开展，重力观测资料不断得以改进完善，人们不再仅仅以获取高精度静态地球重力场模型为目标，而希望能够使丰富且高质量的重力资料在研究地球深部结构、动力学特性等方面发挥其重要应用价值。　　本文首先简要介绍了重力学的发展背景以及在壳幔结构研究方面的研究现状，然后系统阐述了深部结构研究中的重力学相关理论和方法。在此基础上，本文采用重力及地热资料计算和分析了黑水-泉州地学断面东段以及华北克拉通地区的岩石圈热结构与流变结构特征。最后，研究了云南泸西-永德重力观测剖面的布格重力异常分布与壳幔密度结构，同时对云南地区的区域布格重力异常及莫霍面深度变化进行了深入分析。概况起来，论文主要包括以下几个方面的内容:　　(Ⅰ)黑水-泉州地学断面东段岩石圈热结构及流变结构研究　　黑水-泉州地学断面因其所处的特殊地理位置和所受复杂地球动力学机制的影响，而备受地学界的关注。但要弄清控制岩石圈动力机制的重要影响因素之一—热动力，还需对岩石圈的热结构有更细致的研究。然而，我国地热资料的相对匮乏严重阻碍了地热研究工作的进展。本文将引入地形、重力等大地测量观测资料作为约束条件，基于岩石圈均衡原理，综合地热和重力学方法联合确定黑水-泉州地学断面东段岩石圈热结构和流变结构。结合多种地球物理资料结果的比较表明:通过联合重力、均衡和地热的方法得到的岩石圈热结构结果更为稳健，对大地热流数据相对匮乏的区域进行了有效的约束。本文数值结果显示，位于上扬子地块的四川盆地地区以及湘中地区以巨厚的岩石圈分布为主要特征，表现为“冷”而稳定的岩石圈结构。而东南沿海地区岩石圈厚度相对减薄，以“热”而活跃的岩石圈结构分布为特征。从岩石圈整体强度来看，断面西部地区的岩石圈强度大，相比之下，东部地区的岩石圈整体强度明显要小。岩石圈强度变化与其热结构以及重力场分布特征是一致的，岩石圈强度高的地区对应着低热流值和低布格重力异常值，反之，则对应高热流值和高的布格重力异常值。并且岩石圈的这种热结构和流变结构特点与相关的地质现象有着密切的联系。此外，区域计算的结果显示黑水-泉州地区岩石圈结构的变化主要表现为沿断面走向上，而断面垂向上岩石圈结构变化不明显。　　(Ⅱ)华北克拉通地区岩石圈三维热结构及流变结构研究　　大量研究显示，华北克拉通自中生代以来发生了大规模的构造变形和岩浆活动，克拉通东部岩石圈发生了改造甚至破坏。但要认识岩石圈改造和破坏的动力学机制，有必要对岩石圈的热及流变结构进行深入的认识。通过引入地形、重力等大地测量观测资料作为约束条件，基于均衡原理，结合重力及地热等多种地球物理方法联合确定华北地区岩石圈三维热结构及强度分布，以期对华北地区岩石圈结构及动力学机制有更为深入的认识。通过对岩石圈强度及温度、有效弹性厚度、地幔剩余重力异常、地表应变率分布结果以及地震活动性分布的综合考虑，我们得到如下认识:华北克拉通东、西部地区岩石圈结构存在显著差异，其岩石圈厚度的变化主要表现为由西部鄂尔多斯的150-200 km向东部渤海湾地区的70-100 km显著降低;克拉通地区岩石圈强度分布并非与岩石圈厚度分布完全一致，还受到岩石圈热结构的影响;岩石圈地幔及地壳的累积强度结果和剩余地幔重力异常及地表应变率分布的结果都一致表明，华北克拉通构造过程以及地震活动性受岩石圈深部流变结构差异性影响更为显著，而岩石圈浅部流变结构主要与现今地表活动相关。本文的结果有利于提高我们对华北克拉通构造过程的认识，并为今后华北地区岩石圈三维应力应变的数值模拟研究工作提供重要的参考框架。　　(Ⅲ)泸西-永德重力观测剖面壳幔密度结构研究　　位于青藏高原东南缘的云南地区，是研究印度-欧亚碰撞造成陆内变形以及动力学过程的关键地区之一，该地区是我国构造运动最活跃、地震活动最强烈的地区之一。目前，中国地震科学台阵探测（喜马拉雅计划）第一阶段的南北地震带南段项目的目的之一即是认识云南地区地壳结构及深部动力学环境。本文通过对云南泸西-永德剖面高精度重力观测数据的系统处理与计算，获取了剖面高分辨率布格重力异常分布，并反演构建出地壳的二维密度细化剖面结构，同时得到如下认识:泸西-永德重力观测剖面的自由空气重力异常与地形的显著变化特点，直观显示出测线地区复杂的挤压造山环境;由高精度重力观测资料所计算的布格重力异常，对不同尺度叠加异常有较为清晰的呈现，所计算的布格重力异常值以幅值较大的负异常变化(-230 mgal～-170 mgal)为主，表明该区具有较厚的地壳特征，也暗示位于青藏东南缘的云南地区，因受印度板块与亚欧板块的碰撞锲入的影响，地壳变形和增厚特点较为显著;地壳密度结构的反演结果显示，沿剖面方向上莫霍界面主要在40 km左右起伏变化。且深大断裂带的存在对重力异常特征及深部密度结构具有一定的影响，其中最为明显的是澜沧江断裂与红河断裂之间地区。断裂带之间的布格重力异常值及其下方地壳深部密度结构都表现为较明显的异同。基于高精度重力观测数据，沿剖面主要构造单元所构建的地壳二维密度结构，将为获取区域三维密度分布模型建立参考框架，为云南地区壳幔深部结构的动力学数值模拟提供基础性的资料。　　(Ⅳ)云南及周边地区重力异常特征与莫霍面深度反演研究　　云南地区位于中国大陆西南部，地质构造较为复杂，同时也是大陆强震最为活跃的地区。印度板块与欧亚板块的碰撞造成青藏高原物质东流及周边块体强烈变形，云南地区是高原物质东流的重要通道，该区还分布着近代喷发过的腾冲火山，是研究印度-欧亚碰撞造成陆内变形特征以及动力学过程的理想场所。本文结合地震接收函数和重力资料，基于线性回归与小波分析所计算的区域莫霍面深度分布结果，给出了青藏东南缘云南地区地壳变形和增厚特点。与地质构造及地震活动性资料的比较分析表明:青藏东南缘的云南地区地壳增厚变形与印度—欧亚大陆碰撞不同阶段的活动存在密切的联系，印度—欧亚大陆碰撞阶段性的演化在地壳变形过程中也有所反映;地壳深部结构的特征与现今地壳的活动变化在空间上存在密切的耦合关系。