为减少密度界面重力反演的非唯一性, 文中对经典粒子群算法的初值模型和参数设定进行优化, 并通过理论模型验证其有效性。基于该改进算法, 采用长宁科考的多条实测重力剖面数据反演计算了长宁地区印支密度界面的深度, 并结合界面起伏形态分析该地区的构造特征及其与地震的关系。研究结果表明, 经优化的粒子群算法全局搜寻最优解的性能稳定, 深度误差更小。对长宁地区印支密度界面的反演显示, 该界面总体呈现中间隆起、 四周凹陷的特征, 深度介于0.3~3.3km, 与前人的结果基本一致, 文中所得结果的细节更精细。研究区东侧界面的凹陷程度显著大于西侧, 界面隆起部分对应长宁-双河复式大背斜, 深度介于0.3~1.9km, 背斜核部受到构造运动的抬升侵蚀作用导致古老地层出露地表。大背斜北翼处的界面较南翼陡峻, 呈条带状分布的北翼浅层地震发震位置与界面起伏具有高相关性, 地震多发生在印支界面剧烈起伏处; 呈团状分布的南翼浅层地震发震位置处的印支界面存在明显凹陷。文中的反演结果为该地区地震构造环境研究提供了基础信息, 也是后续多层密度界面模型的重要参考。

文中基于矩形位错理论及USGS发布的断层模型, 结合研究区地壳-上地幔平均波速分层结构, 模拟计算了弹性-黏弹分层半空间中2021年玛多M_S7.4地震产生的同震及震后地表形变和重力变化。 经分析发现, 同震形变和重力变化显示发震断层具有左旋走滑兼正断错动的综合特征, 其变化主要发生于断层在地表投影周边50km的范围内, 向断层两侧快速衰减, 向E最大水平位移量>1 000mm, 向N最大位移量达570mm, 垂直位移近750mm, 重力变化达150μGal; 远震区(与断层的距离>150km)的水平位移量值一般<10mm, 向外衰减较慢; 而垂直位移和重力变化图像呈现一定的负相关, 呈蝴蝶状的正负四象限对称分布, 向外衰减的速率明显强于水平形变, 变化量值一般<2mm和<1μGal。 震后效应随时间的推移逐步显现并持续增强, 其图像变化形态与同震类似, 表现出明显的继承性增强趋势; 震后黏弹性松弛效应的影响范围远大于同震, 震后400a间其影响量值在近场区一般≤同震的2倍, 但远场区均>3倍; 震后400a间黏弹性松弛对水平位移、 垂直位移和重力变化的影响可达100mm、 130mm和30μGal; 同震效应的极值区域主要集中在断层两侧, 且离断层越近量值越大, 而震后黏弹性松弛效应的极值区分布于离断层两侧约50km处, 两者并不重合; 震后水平位移主要表现为持续单调增强, 而垂直位移和重力震后的变化则相对复杂: 近场区在震后5a内呈现相对同震的继承性增强, 随后反向调整, 而远场区则相反, 先反向调整, 后呈继承性增强; 水平位移在100a后基本稳定不变, 而黏弹性松弛效应对垂直位移和重力变化的影响会持续到震后300a。 与GNSS实测结果对比后发现, 两者在运动方向和量级大小上基本一致, 远场符合更好, 这可能与断层模型的分辨率有关。 文中研究可为利用实际形变和重力资料解释此次地震的孕震过程研究提供理论依据。

鲁甸地震发生在鲜水河-小江断裂带东侧，主破裂为NW走向，其震中区处于川滇块体与华南块体过渡地带，走滑和推覆构造发育，目前对该地震的孕震构造环境认识上还存在一些争议。基于此，利用EGM2008计算的布格重力异常进行1-5阶离散小波变换，分离得到反映不同深度场源特征的地壳介质横向不均匀性；利用实测重力剖面数据，分析其布格重力异常分布特征，计算并绘制其归一化总梯度（NFG）图像，研究了地壳密度变化的差异性。分析结果表明： 1）莲峰断裂与昭通-鲁甸断裂之间布格重力异常呈现SW-NE向的"高-低-高"型异常特征，鲁甸主震及余震均分布于低值带内，反映出青藏高原物质东流沿包谷垴-小河一带（低异常条带）向SE推进，至昭通鲁甸断裂受阻，能量积累到一定程度后发震；2）第3阶小波细节显示：上地壳负重力异常与主要断裂分布一致性非常好，反映了由断裂运动造成地壳浅部物质破碎而呈现出重力异常减小，震中附近NW向负异常条带可能与大凉山断裂向S发展有关，推测NW走向大凉山断裂向S扩展运动是鲁甸地震发震的直接动力来源；3）第4阶小波细节显示鲁甸震中存在明显的正异常，印证了中地壳内部高密度体的存在；第5阶小波细节显示鲁甸震中处于正异常区，预示着地幔物质的侵入，地幔隆升产生地壳引张力和印度板块推挤产生的压扭力是鲁甸地震震源拉张和走滑的动力来源；4）剖面布格重力异常归一化总梯度图像显示："变形"显著且E倾的小江断裂带为区域控制性断裂，鲁甸震源底部存在稳定的局部"不变体"，稳定的密度不变体对此次地震破裂具有限制作用，是导致震源新生破裂规模有限且切割较浅的原因；5）通过与鲜水河-小江断裂系比较，认为昭通-鲁甸断裂孕震能力明显偏弱，其最大发震能力应在7级左右。

均衡重力异常是地壳均衡状态的标志, 地壳均衡状态与构造特征及地震活动密切相关。文中基于高阶地球重力场模型EGM2008自由空气异常, 采用高精度数字地形模型(DEM)ASTER GDEM 2009和ETOPO1分别作为陆地和海底地形数据, 通过基于DEM的严密地形-均衡改正方法计算得到华北断块区5'×5'网格分辨率的Airy均衡重力异常。根据计算结果讨论了华北断块区均衡重力异常分布特征, 并探讨了区内均衡重力异常与构造特征、地震活动的关系。结果表明, 华北断块区均衡重力异常空间分布极不均匀, 表现出明显的断块差异性; 区内均衡重力异常大小主要受新构造运动控制, 是地壳表层物质密度横向变化和深部构造差异共同作用的结果, 构造运动对均衡重力异常的显著影响说明华北断块区地壳均衡调整尚未完成; 华北断块区地震活动和均衡重力异常之间有一定的联系, 地震活动在显著的均衡重力异常高值区或低值区周围及正负均衡重力异常区过渡部位分布较为集中。

基于云南鲁甸M_S6.5地震震区的3条 "工" 字形剖面的重力与GPS观测数据, 获得了沿剖面的布格重力异常、剩余密度相关成像和地壳密度分层结构.研究表明, 会理—鲁甸—昭通、攀枝花—蒙姑—大井、舍块—汤丹—会泽剖面布格重力变化范围分别为-278～-197×10^-5ms^-2、-273～-200×10^-5ms^-2、-280～-254×10^-5ms^-2, 均呈"鞍"形分布, 其局部低值均位于小江断裂带附近, 且幅度差自北向南逐渐减小.小江断裂带内物质密度低于两侧, 低密度体扩展至中下地壳, 且其东侧物质密度低于西侧, 密度异常体呈正负交迭, 地壳稳定性低, 鲁甸震区处于该区域内.地壳分层结构显示莫霍面以小江断裂带为中心向上抬升, 莫霍面最大深度自北向南从50km抬升至41km, 反映了小江断裂带在区域地质构造中的地位——川滇块体与华南块体的分界线.