随着重力卫星技术的不断发展,因其全天候、全球覆盖、连续性、成本低及不受地域地形限制等诸多优点,被广泛应用于区域重力场反演研究中。特别是GRACE重力卫星因其能高精度获取区域时变重力场的特性,在空间大地测量学、地质学、固体地球物理学、海洋学、气象学及地震学等诸多领域中发挥了重要的作用。强震的发生将导致区域重力场变化,因此可利用重力卫星探测强震引起的时变重力场变化、深部物质运动及质量迁移等,对于深入理解强震活动及其成因机制具有重要的理论意义与参考价值。当前,世界上特大强震主要分布在两大地震带上:一是“陆-陆”板块间相互碰撞构成的“地中海-喜马拉雅地震带”;另一是“洋-陆”板块间相互碰撞构成的“环太平洋地震带”。但鉴于不同的区域构造背景可能造成这两类强震引起的区域重力场时空变化特征及孕震机制均存在差异性。因此,本文针对“陆-陆板块碰撞地震”与“洋-陆板块碰撞地震”这两类强震,分别在两大地震带上选取了2015年4月25日尼泊尔Ms8.1地震与2010年2月27日智利Mw8.8地震作为研究对象,利用GRACE长期观测重力数据,深入分析了两种不同类型强震引起的区域重力场时空变化差异性特征,并从板块构造运动动力学角度探讨了两种类型强震的孕震机制,取得主要成果总结如下:(1)详述了GRACE重力卫星监测地震活动原理及方法推导了有关理论公式,并针对利用GRACE重力卫星CSR_RL05 Level-2数据反演计算时信号提取问题与滤波方法进行了全面对比分析,特别是在以往研究基础上进一步探讨了扣除“水文”因素对反演结果的影响分析。(2)利用GRACE数据研究了尼泊尔Ms8.1地震震前与震后重力场时空变化。结果表明:以震源域为中心,震前区域重力场呈显著四象限时空差异性分布特征;地震发生在正负重力变化为0?Gal过渡带上;震后区域重力场呈现“减小-增加-减小”的变化特征可能与震后地壳余滑及黏滞性调整有关;2013-2016年间震源域重力经历了“减小-增大-减小-发震-减小”的变化历程。(3)基于矩形位错理论模型正演获得尼泊尔Ms8.1地震理论同震重力变化结果,并与GRACE实际观测结果对比,发现模型正演得到的理论结果比观测结果小一个数量级,进一步解释了GRACE重力卫星不能很好探测出尼泊尔地震同震形变的原因(震级小于8.0级);针对“陆-陆”板块碰撞引发的尼泊尔Ms8.1地震引入弹性力学刚性模具楔入模型对其孕震机制进行了合理的解译。(4)利用GRACE数据研究了智利Mw8.8地震震前、震后重力场时空变化。结果表明:该强震在“震前-震中-震后”三阶段呈现出显著的阶段差异性变化特征:“震前”区域重力场无明显变化;“震中”发震断层上、下盘呈现出显著正、负重力差异变化,且特征点与震源域重力变化均呈现显著“跃进”现象,该特征与球型位错正演结果相一致,进一步验证了GRACE重力卫星可监测震级大于8.0级强震同震重力变化能力;“震后”发震断层两盘则持续呈显著正、负重力差异变化;震源域重力时序在2007-2010年间呈现出“减小-增加-减小-增加-发震”的发展变化历程。(5)进一步开展了智利Mw8.8地震同震一阶及二阶重力梯度变化时序研究。结果表明:梯度测量法对细节信号较为敏感;北向梯度观测法能很好抑制南北条带误差,提高观测精度;同时采用重力梯度测量法能较好反映出地震壳幔物质运动、区域密度变化及深部构造活动特征;对此次“洋-陆”板块碰撞引发的智利Mw8.8强震,则从海洋板块俯冲孕震模型对其孕震机制进行了合理解译。