俯冲带地区是板块消减作用的典型场所，具有重要的研究意义。由于俯冲带地区的地形、构造特征相对复杂，仅仅依靠传统地震探测方法存在一定的局限，引入重、磁等多种地球物理资料，展开综合研究，是未来研究的方向。使用重力数据研究时，由于传统的重力界面反演方法往往只能反演单一界面，对于莫霍面深度分布只能给出趋势面，无法反映精细特征，使得传统重力单界面反演方法难以反映俯冲带等构造复杂地区地壳结构的具体特征。因此，针对俯冲带地区的重力多界面反演方法一直是重力领域发展的方向。　　论文以重力多界面反演方法为研究主题，以“一种指导，两个环节，三项结合，多次反馈”综合地球物理研究思想为指导原则，在地震和钻井等地球物理资料约束下，结合地质信息，给出了一种重力多界面反演方法。该方法通过引入控制点以缩小解的搜索范围并指导迭代方向，通过全变差函数和迭代残余函数对界面起伏与迭代步长进行约束，通过灵敏度加权缓解困扰传统多界面反演准确度和可靠性的“趋肤现象”，并采取自适应选取正则化因子手段以简化参数选取，便于应用。模型结果与实例研究表明，该方法对于普通层状介质和俯冲带复杂壳幔结构情形均可取得较好的反演效果。在上述研究的基础上，论文将重力多界面反演方法用于日本—伊豆—小笠原—马里亚纳(日本—IBM)俯冲带综合地球物理研究，以地震测深结果为约束，反演了三条剖面的壳幔结构，并结合震源分布信息进行了综合解释。结合重磁平面信息及钻井等多种地质与地球物理资料，对日本—IBM俯冲带展开了综合分析。根据震源空间分布特征研究了Wadati-Benioff带形态，确定了板片窗的纬度范围，采用磁异常数据反演了居里面深度分布，根据重力异常讨论了地壳均衡特征，并根据重磁平面数据提取了深大断裂信息。　　对日本—IBM俯冲带地区的综合地球物理研究表明:(1)日本俯冲带俯冲板片存在—定厚度的上地幔低速带，上覆板片地幔楔水化不明显;伊豆—小笠原俯冲板片随深度出现明显相变，上覆板片地幔楔水化强烈;马里亚纳俯冲带俯冲两侧板片上地幔顶部密度偏低，可能存在较厚的蛇纹岩化上地幔层。(2)日本—IBM俯冲带俯冲角度自北向南呈变陡趋势，北部俯冲板片停留在660km转换带中，而南部俯冲板片垂直穿越了此转换带，除南马里亚纳俯冲带等少数地区外，日本—IBM俯冲带两侧板片的耦合度自北至南整体呈降低趋势，造成原因可能与板块相对运动、岩石圈粘性和年龄差异以及俯冲板片的重力效应有关。IBM中部和南部的板片撕裂，分别取决于小笠原海台的俯冲作用和俯冲物质容载调整的需要。(3)九州—帕劳海脊在远离俯冲带之后，产生了均衡调整。(4)日本岛断裂主体为平行和垂直岛弧走向，以走滑断裂为主，在菲律宾海地区存在多条与古扩张中心平行的断裂。结合热流及最大水平主应力特征等资料，指出日本—IBM地区可划分为大陆边缘区、菲律宾海区和西太平洋区三大动力学分区。在活动性上，日本岛弧与IBM岛弧呈现强活动性，日本海呈现弱活动性，菲律宾海、西北太平洋与加罗琳块体表现出稳定性。