日本Mw9.0地震的发生不仅在日本群岛引起了巨大的同震和震后变形,而且对中国、韩国和朝鲜等远场地区也存在一定影响。GPS（Global Positioning System）从上世纪50年代开始发展至今,技术已经越来越成熟,利用GPS数据研究大地震震后变形已经成为一种新的常态。本文采用震后2.5年至4.5年近场日本本岛上的23个GPS站点以及远场8个GPS站点的观测数据,基于较为完备的黏弹性球形地球位错理论,通过研究震后地幔黏滞性松弛效应,揭示了日本Mw9.0地震周边地区地幔黏滞性结构的垂向变化,同时利用球形地球位错理论研究了日本Mw9.0地震在郯庐断裂带北段引起的同震库仑应力变化,评估了地球的曲率效应在远场造成的影响。本文利用大范围的震后GPS数据和黏弹性球形地球位错理论,定量研究了日本Mw9.0地震周边地区地幔黏滞性结构的垂向变化。首先结合陆地和海底的GPS观测数据,以及基于球形地球位错理论格林函数和贝叶斯反演方法,反演了该地震的同震位错模型,发现其最大错动量高达59 m。然后在均一地幔黏滞性结构的假设前提下,确定了震源周边地区地幔黏滞因子的最优解,发现依据该地幔黏滞因子获得的理论远场震后位移和GPS观测结果之间的均方根误差高达0.81 cm,不能解释远场观测结果。为解决上述问题,本文对震中周边地区地幔黏滞性结构沿垂向方向进行分层,建立了一个随深度变化的地幔黏滞性结构模型,然后综合利用远近场的GPS数据对该地区地幔黏滞因子进行反演研究,结果表明,震源周边地区岩石圈弹性层厚度最优解为40 km,40～220 km深度的地幔黏滞因子最优解为6×10¹⁸Pa?s,220～670 km深度之间的地幔黏滞因子最优解为1.5×10¹⁹Pa?s。上述地幔黏滞性结构使远场的均方根误差降为0.12 cm,仅为利用均一地幔黏滞性结构所得均方根误差值的15%,大大提高了远场模拟结果的准确性。最后,观测值和模拟值之间的均方根误差分析表明,近场震后变形数据主要约束浅层的地幔黏滞性结构,而远场震后变形数据主要约束深部的地幔黏滞性结构。基于反演出的日本Mw9.0地震同震位错模型和球形地球位错理论,本文计算了该地震在郯庐断裂带北段0至40 km深度引起的同震库仑应力变化,并通过对球形地球位错理论与平面半空间位错理论计算结果进行比较,定量分析了地球曲率对相关计算结果的影响。首先,为了更加精确的体现郯庐断裂带北段上同震库仑应力的空间变化,在系统总结与郯庐断裂带北段有关研究的基础上,本文对该断裂带进行了尽可能详细的划分,给出了各分段的断层几何参数,建立了分段构造模型。其次,利用球形地球位错理论计算了日本Mw9.0地震在郯庐断裂带北段上引起的同震库仑应力变化（?CFS）,结果表明,该地震在郯庐断裂带北段上引起的?CFS最大值不超过0.003 MPa,表明该地震没有显著改变郯庐断裂带北段的应力状态。最后,引入误差百分比,定量分析了平面半空间位错理论的计算结果相对于球形地球位错理论计算结果的差异,发现二者之间在郯庐断裂带北段的平均差异为7.7%;在方正地堑的差异为16.8%,局部深度断层最大差异达到25.5%,表明地球曲率的贡献不可忽略。鉴于此,在研究日本Mw9.0地震引起的远场（如郯庐断裂带）同震库仑应力变化的时候,有必要利用球形地球位错理论替代平面半空间位错理论展开研究。