摘 要
地球物质运动和密度变化引起重力场随时间变化，地面一点的重力大小和方向也会随之变化，这一点的铅垂线偏差也会发生相应的变化，这种变化就是垂线偏差的变化。一般人们把它划分为潮汐变化和非潮汐变化，本文涉及的是后者即非潮汐垂线偏差的变化（Non-tidal variations in the deflection of the vertical），简称为铅垂线变化（Plumb line variation，PLV）。重力场变化量中所包含的关于地球内部物理状态的信息非常丰富，可以通过对垂线偏差的时变来加以研究，因而铅垂线变化的研究对于地球动力学的发展将发挥重要的作用。从1925年日本天文学家木村发现水泽纬度测量值中0.18"的异常变化，并认为其与邻近地震有关开始，科学家们就开始关注铅垂线变化与地下物质活动乃至地震孕育发生的内在联系，这是因为地球的运动往往伴随着物质迁移引起密度的重新分布．这种重新分布必然导致重力场在时间域里发生变化，作为表征重力方向的铅垂线是能够比较敏感地反映这种变化的，20世纪五、六十年代邢台和唐山地震后中国的天文工作者率先进行了天文时纬观测残差异常（包含铅垂线的变化）与地震发生关系的研究，引起了国内外学术界的重视。不过在大地测量中，也可以用重力测量方法来测定垂线偏差的变化，即铅垂线变化。20世纪80年代以后，为研究局部重力场变化与地震发生的相关性关系而先后建立了京津唐张重力网、滇西重力网，近二、三十年来，积累了大量高精度的重复测量数据．为进一步进行这方面的研究提供了条件。
本文详细介绍了铅垂线变化研究的发展和最新进展，以及在地球物理学中特别是地震科学中的应用。具体说来，本文第一章主要介绍了论文框架和主要研究内容。第二章介绍了铅垂线变化的研究历史及其现状，尤其是近些年来随着物理大地测量学理论和测量技术的发展，垂线偏差的概念扩展到了地球动力学的领域，同时演变成了一门跨学科的概念；第三章介绍了利用重复重力测量来计算铅垂线偏差的Vening- Meinesz公式，以及经过发展的微分形式的计算公式，分别介绍了华北和滇西重力网，以及利用重力网数据计算铅垂线偏差的具体方法；第四章利用华北重力网28期重复重力测量数据分析了该时期内局部重力场变化与地震发生的关联；第五章利用滇西32期重复重力测量数据计算了弥渡地区的铅垂线偏差变化，并与同期发生的20次较大级别地震的发生时刻进行对比，发现了其间的可能关联；第六章介绍了在认为地下异常物质为点源的情况下分析了地下物质异常与地面铅垂线变化的关系。第七章对全文进行了总结并展望了未来的研究方向。
铅垂线变化作为传统理论中的概念，同时又是一个跨学科的研究对象，只有多学科相结合才能解决地学中的这一课题。围绕这个问题，本文从地球物理学的角度出发进行了一些研讨。由于这是一个全新的课题,加之作者专业水平有限，片面性在所难免，希望通过实践的检验和不同学科之间的相互验证，达成一个比较全面的共识。为地球科学研究提供更多丰富的可靠信息。