随着日臻完善的高精度的地震观测系统和大地测量网络的高速发展及投入使用，基于线弹性有限断层位错的运动学模型的正演和反演方法，人们对断层地震的破裂范围、滑动量和破裂过程的研究已经取得了长足的进步。但是对于导致破裂的原因的研究相对较少。为了回答这个问题，需要开展对断层地震的动力学研究。本文研究仅局限于以下两个问题。　　1.地震断层力学环境　　这里“地震断层力学环境”主要是讨论断层的应力状态、摩擦特性和孔隙流体压力。本文提出了采用有限元方法和大地测量数据（GPS以及其它同震位移数据），直接反演发震断层应力降的动力学反演方法。利用反演的断层应力降，分别计算地震断层两盘的位移、地震滑动量以及地震矩的大小和分布。在此基础上首次提出了探讨地震断层力学环境的新途径。根据这个思想和方法，研究了日本2011年Tohoku-oki Mw9.0级大地震的应力降。从反演得到的震时应力降发现，正应力降（震后断层面剪应力减小）和负应力降（震后断层面剪应力增加）的分界线（零应力降）正是断层破裂面的边界，可靠地解决了运动学反演中断层破裂区边界不容易确定的问题。同震变化主应力结果显示:在断层破裂区及上盘，变化主应力中的最大主应力普遍呈水平拉伸状态，最大值近42MPa;同时垂直方向普遍受压，最大值近5MPa。这个结果解释了为何破裂区上盘发生正断层余震的原因。此外，发生在负应力降区的余震主要为与主震机制基本相同的逆冲断层地震，意味着这些地震是由于剪应力增加导致的。求解得到的地震前后最大主应力方向发生了近90度的变化，即由震前接近水平变到近乎垂直。震后破裂面上的剪应力绝大部分释放殆尽，并且剪应力方向与震前相反，从根本上进一步为正断层余震提供了力学环境上的证据。尤其值得注意的是，断层面摩擦系数在震中存在明显的高值区，与周边形成明显对比，这个异常区与地震层析成像得到的高波速区基本一致。这个发现支持断层存在高强度障碍体或海山的推断。此外，结果还表明破裂区大部分区域的孔隙压力比（孔隙压力/断层面正应力）随深度明显增加，破裂区的孔隙压力比最高达0.99，平均高达0.94，表明该处断层强度极低。日本东北大地震断层的力学环境为我们认识俯冲带大地震发生机制提供了一扇有益的窗口。　　2.区域构造应力场和断层的弹性参数对地震断层力学环境的影响　　采用一个简单的力学概念模型对圣安德烈斯断层(San Andreas fault，SAF)的力学环境给出了一种新的认识，即SAF断层内的应力状态不仅受远场构造应力场影响，而且还受断层泊松比的影响。当断层泊松比大于0.25时，其断层有效摩擦系数小于0.1，断层内应力比（最小主应力/最大主应力）为0.8～1.0，对应的远场构造应力比为0.36～1.0;而且断层泊松比越大，断层内的主应力方向旋转越剧烈。当SAF断层外的围岩处于静水孔隙压力，远场构造应力比约为0.5这样一个可接受的应力环境下时，研究结果表明SAF断层的泊松比必须非常高（约0.45）才能使断层具有很低的有效摩擦系数(约0.09)以及很小的差应力(～17MPa)，此时断层内应力比约0.84。这个研究很好地解释了SAF断层的非火山地震的力学环境。　　地震断层的力学环境研究是一项很艰难的工作，最主要的原因是来自震源处的实测数据和可靠信息太少。无论是反演和正演，模型的约束条件都很不够。因此本文得到的一些认识和结论尽管能够很好地符合目前能得到的观测，仍具有一定的不确定性。但随着观测数据和约束条件的不断增加，本文所提供的方法的精度和确定性一定会得到进一步改善和提高。