南北地震带南段位于印支块体、青藏高原块体和扬子块体的交汇处,地震活动频繁,地质背景复杂,构造活动强烈。特殊的地质构造背景使得该地区各个单元在地壳速度结构、重力异常、莫霍面深度、岩石层结构等方面存在较大差异。构建精细的地壳密度与速度结构可为研究该区域孕震环境、地球动力学及深部物质组成提供重要依据。本文首先在双差走时成像的基础上,研发了地震体波走时与重力数据联合反演方法,建立了重震同步反演框架和程序。其次,搜集了南北地震带前人探测的38条深地震测深剖面和三维S波速度结构等,经整理构建了研究区地壳三维P波速度结构初始模型。再次,收集了研究区卫星重力数据与108个固定台站、367个流动台站记录到的22370个地震事件,挑选出有效的P波震相169625个。然后,开展研究区近震体波走时层析成像、重震序贯反演及重震同步反演应用实践与对比,最终获得研究区0.5°×0.5°、0-50 km的地壳三维P波速度和密度精细结构。试验表明重震序贯反演难以收敛,未能有效改善反演效果,而重震同步反演迭代收敛,有效改善反演效果和精度,降低反演非唯一性。本文重震同步反演结果表明:研究区莫霍面起伏剧烈,呈现西北深东南浅的趋势,深度值介于30 km-65km之间;研究区内深大断裂发育,它们控制着地壳内高速低速异常的分布;研究区地壳平均速度较低,低速层普遍发育;青藏高原东南缘与云南地区地壳结构差异小,而与四川盆地存在较大的差异;腾冲火山区的低速异常从地壳浅部一直延伸到地幔,它与上地幔的物质组成及温度的差异有关。