天山山脉虽然是亚洲最年轻的山系之一，但对它的构造变形和动力学研究却已经持续了差不多一百年。在地球科学工作者们的前赴后继艰苦探索之下，已经取得了较为丰硕的结果。新生代以来，印欧板块在喜马拉雅山区域不断发生着激烈的碰撞与推挤，加上塔里木、准格尔地块之间的汇聚作用，天山总体呈现南北缩短、山体两边向边界逆冲的特点。山体两边块体的汇聚作用使得天山山前盆地凹陷、山体隆升，还使得该地区大震强震频发，这就导致了天山地震带的形成。天山地区构造运动具有代表性，还处于地震高发带上，并且由于已经多年未发Mw7.0级以上地震，所以有在未来发生大地震的可能，所以研究这个区域的构造活动更加有实际作用。为了尽最大可能降低地震带来的危害，本文以板块构造运动和地震的关系作为研究重点，主要内容可以分为三个部分：第一部分首先阐述了GPS技术的原理和起源、定位方法、时空系统、误差来源和数据处理软件GAMIT/GLOBK，还评价了测站精度，讨论了解算结果的质量与可信度。得到的境内外天山及邻区的GPS速度场精度较高，速度误差优于2mm/a，能够满足该地区构造运动与主要活动带构造变形的分析需求。第二部分由第一部分为基础，利用收集到的天山地区境内外1999至2012年间的GPS观测数据，使用GAMIT/GLOBK软件进行高精度解算，得出境内外天山地区当今的地壳构造活动三维速度场，对天山范围内各地块的相互作用和地壳缩短形式进行了探索。通过研究表明，从西天山的20mm/a缩短量，向东至中天山的15mm/a，至东天山的缩短量仅为不足5mm/a，随经度东移呈线性衰减；在南北向上挤压缩短则表现出非均匀分布。而垂直速度场呈现了山-盆交界处盆地下降，山体上升的情况，说明塔里木块体持续向天山俯冲楔入。第三部分选择了2001-2011年间的北天山跨断层流动水准数据并对其进行处理分析，得出的水准变化在一定程度上直观显示了地震前后各条断层的垂向活动性质，包含了一定的地震前兆信息。通过研究表明，相同断裂带上不同测段的垂向速度、形变累积可能大不相同；而且地震前后的资料中包含的“N”字形规律，都对地震前兆的发现与研究具有一定的参考价值。本文取得的成果在一定程度上显示了当今天山地区的构造形变特点，希望可以为该研究区域内的地球动力学研究添砖加瓦，减少地震造成的严重损失，为新疆地区的发展出一份力。