地壳物质迁移与变形是研究大陆动力学和岩石圈板块运动的重要基础课题,最新研究表明地壳变形运动与物质密度变化(流动或迁移等)是地壳运动的两种基本形式,两者总是耦连/合在一起运动,地表或空间重力场时间变化是反映这种耦合运动的最佳物理量之一。随着空间几何大地测量(尤其GNSS)和物理大地测量观测技术的不断发展,使我们积累了大量高精度、高分辨率的地表形变和重力变化时空数据。这种地壳形变与地球重力场变化之间存在着某种必然的联系,如何利用GNSS等形变成果资料来研究地壳变形运动对地球重力场变化的贡献,仍然是当今未解决的重要课题。GNSS、水准等地表形变观测表明,中国大陆地区的地壳水平和垂直运动速率展示出明显的非均匀变形运动特征,其对重力测量得到的重力变化有何贡献?贡献多大?仍认识不清。传统认为地壳垂直运动可引起重力变化,但不认为地壳水平运动会引起重力变化,这可能存在一些理论与实际的“误区”。通过地壳形变位移(水平+垂直)与重力变化关系问题的深入研究对大陆变形机制和大陆动力学,以及强震孕育发生机制具有重要的理论指导意义和实践参考价值。本文将基于地壳内部形变与密度变化耦合理论,重新推导变形运动引起的空间和地表某固定点的重力位场时间变化关系,其后利用数值积分方法对积分公式离散化,建立三维模型进行正演模拟,并以青藏高原东南部为例,通过获得的实测GPS速率、地壳结构模型和深部变形研究成果,对区域地壳形变所引起的重力变化特征进行了模拟计算与研究。其主要的工作内容和结果如下:1)本文主要研究并总结了地壳变形与密度变化耦合运动理论的发展历史过程,包括Walsh、Reilly&Hunt、陈运泰和申重阳等人的理论和方法,及相互的联系和各自特点。2)根据地壳变形与密度变化耦合运动基本理论,从两种方法重新推导了变形运动引起的空间某固定点和地表固定点的重力位场的时间变化的严密解析公式。3)实现了变形运动引起的空间某固定点的重力位场的时间变化的数值解算方法:研究了在变形运动引起重力变化的计算中所需要的数学知识和数值积分的基本理论,分析了几种主要的数值积分方法,包括牛顿-柯斯特公式,复合求积公式和多重积分求积公式等;在此基础上,编制了地壳变形与密度变化耦合运动模型数值计算程序(复合梯形重积分),并采用直立长方体平移运动解析模型检验程序计算的合理性;结果显示,两种算法在数值变化在微伽精度上一致,图形变化相似,说明计算方法是正确的。4)以青藏高原东南部为例,介绍了该区域的地质构造背景,基于地壳变形与密度变化耦合运动理论,利用该区域的GPS速率信息和全球地壳模型CRUST1.0区域数据(对其适用性进行了讨论),采用地壳-地幔双层模型,计算了该区域地壳变形运动所引起的重力变化,并分析了该区域的主要重力变化特征,将模型结合该区域的地球动力学机理进行了一定的解释。模拟分析结果显示,地壳水平运动引起的重力变化可达到微伽量级。