本文回顾了过去几十年来许多学者使用了不同的方法对华北地区的壳幔结构进行过研究，并且用不同方法给出过多幅中国大陆和华北地区的地壳厚度分布图，但是由于方法不同、资料的精度不够，得到的结果存在较大的差异，而且至今还缺缺乏一个比较详细的、包含盆地和周围造山带及部分鄂尔多斯高原的整个华北地区的沉积层和莫霍面深度分布图，这就是本文研究的主要出发点之一。另外，本文的研究结果可以为“十一·五”国家重点研究华北地区计划提供重要的、不可缺少的基础性资料。 本文使用重力学方法对华北地区的地壳上地幔结构进行研究，以深地震测深(Deep Seismic Sounding，DSS)结果为约束，使用美国成熟的商业重磁模拟软件GM-SYS，反演得到了华北地区基底面、康拉德面和莫霍面的空间展布形态。主要内容和结果如下： 本文的研究共使用了地面实测重力点1320个，均做过地形校正，平均点距约10km，设计为18条重力测线的形式均匀地分布在整个华北地区，测线总长度达13318km，大部分测线沿着已完成的DSS测线，以使用其结果对重力反演进行约束。分析验证了原始重力资料的情况和交叉点误差，表明了资料的可靠性。讨论了布格重力异常与地形和自由空气异常之间的关系，表明自由空气异常与地形在局部特征上是相似的，在高山地区，布格重力异常与地形具有较好的负相关性，两者呈现明显的镜象关系。但是在地势平坦的华北沉积盆地，这种相关关系不再存在。 利用Parker三维正演方法，严格分离出了不同密度界面的重力改正值，得到了不同壳层间的密度变化分布图像及其特征，结果表明，从沉积层到莫霍面的不同界面的密度分布特征均与地表地质构造密切相关。本文得到了最新的、比较详细的、包括华北盆地和周围山区及部分鄂尔多斯高原的华北地区(32°～44°N和108°～123°E)的沉积层、康拉德面和莫霍面的深度分布图。从数量上证明了莫霍面是地下最主要的密度界面，在华北地区，基底面、康拉德面和莫霍面的重力贡献大致比例为27﹪：13﹪：60﹪。 研究结果表明，华北地区的沉积层厚度变化非常大，基底面起伏剧烈，沉积层在华北平原普遍较厚，在2 km～10 km之间。沉积层厚度在华北平原多呈北北东向的条带状分布，和同方向的一系列基底凹陷区与隆起区对应良好。西面和北面进入太行山和燕山地区后，沉积层厚度明显变薄，许多地区的沉积层厚度在0.5km以下，表明了在山区古老的前寒武纪基底广泛出露。 莫霍面深度在华北盆地一般在33～35 km之间，进入太行山和燕山地区后，莫霍面深度突然增加到37～44 km，表明了太行山前存在深大断裂带。燕山—太行山重力梯度带是本区最大的一条重力梯度带。在鲁西隆起区有一个局部的莫霍面和康拉德面的凹陷中心，中心莫霍面和康拉德面最大深度分别为达39km和22km。山西地堑地区康拉德面和莫霍面略有抬升，这与那里的拉张型构造、高热流值和高地震活动性特征一致。康拉德面与莫霍面的变化趋势相似，特征为东部浅，西部深，从华北盆地的15km变化到太行山和燕山地区的28km左右。燕山—太行山重力梯度带也是康拉德面深度变化最大的重力梯度带。对应于张—渤地震带，康拉德面有小幅度抬升。 采用高精度的数字地形资料，根据Airy均衡理论，得到了华北地区的均衡改正值和均衡异常值，并与剩余重力异常进行比较，详细分析了华北地区的重力均衡情况，表明华北整体处于亚均衡状态，东部平原基本已经处于均衡状态，不均衡地区主要集中在西部和北部山区的一些地区。 最后详细讨论了华北地区重力学研究的地球动力学意义，得到的几个重力梯度图像与地震带分布的一致性表明了华北地区地震带与重力异常梯度带、地壳厚度陡变带是吻合的，强震多发生重力梯度带、高低密度体重力异常的边界以及上地幔隆起的边缘地带，上地幔的上涌对地震具有重要的触发作用。 最后一章以华北的局部地区——郯庐断裂带为范例，详细介绍了使用重力学方法研究郯庐断裂带构造的情况。重力资料显示，莫霍面在郯庐断裂带上有错断，但是在跨过郯庐断裂带两侧莫霍面变化平缓，郯庐断裂带在布格重力异常曲线上显示为较宽阔的重力异常梯度带，而不是重力异常的陡变带，说明了郯庐断裂带现今主要是一条走滑为主的巨型断裂带。