磁力勘探是发展最早，应用广泛的一种地球物理勘探方法，也是最为经济，快捷的方法之一。早在两千多年以前，我们的祖先就知道并利用了天然磁石的吸铁性和指极性。中国古代的四大发明之一的指南针传入欧洲后，人们开始关注地磁现象，并开始应用磁力探测仪器来寻找铁矿。随着现代科学技术的进步，磁力勘探仪器已从机械式发展到电子式，磁力勘探的范围也逐渐扩展到空中、海洋。在上世纪60年代发展起来的高灵敏度磁力传感器，使得人们能够快速、准确地测量地磁总场的幅值。自那以后的大多数磁力勘探都只进行磁力标量测量，并用标量测量结果来表示磁场矢量和梯度。现在的大多数梯度测量系统也是使用标量磁力仪进行简单的空间差分。虽然磁力勘探方法技术在过去几十年中取得了巨大的进步，但都是和总场标量测量相关的。如果能够直接测量磁场矢量的多参量信息，将会使磁力勘探取得更好的应用效果，这也是磁力勘探的发展趋势。 标量测量的是地球磁场的模量，受地球磁场方向影响，得到的异常图不方便解释，尤其在低磁纬度地区；当有多个靠得很近的场源体时，标量测量对场源的分辨率不高，难以区分。磁力梯度张量是总磁场矢量T的三个方向分量Tx，Ty，Tz的空间变化率，共9个元素，磁力梯度张量测量系统也就是测量这些包含更多信息的磁场分量的梯度。梯度测量受磁场方向的影响相对来说要小，由于正常地磁场分量的梯度很小，所测量的总场梯度主要反映了异常磁场Ta的梯度。因此，梯度张量受地磁场方向的影响小，且包含了异常源磁场的矢量信息，是磁法勘探中人们努力想得到的观测量。随着现代工程技术的发展，尤其是基于超导磁力仪(SQUID)的磁力梯度张量测量系统的研制成功，磁力梯度张量的实际测量逐步成为现实。因此，针对这种“新”类型磁参量数据的处理解释技术也是目前磁力勘探中的一个研究热点。 在海洋地球物理调查中，磁法勘探是最为简便和经济、且必不可少的方法之一，在大洋地质构造研究，海底矿产资源调查中发挥了重要作用。然而由于海上磁测难以设立日变站，无法消除日变干扰的影响。进行梯度测量是一个有效的改进的方法，并且磁力梯度本身也能够反映更多的地质信息。但是海洋磁力梯度测量使用的双探头测量系统在水中定位困难，不易得到符合精度要求的梯度数据，这是当前海洋磁力梯度测量的一个制约因素。 本论文针对上述两个方面的问题开展了研究工作，主要包含以下几点： 1、从数学中的张量理论入手，详细阐述了张量的性质，变换规则及主要特征量，并总结了地球物理中的常用的张量物理量的概念，性质等。在此基础上，推导并计算了几种规则形体场源的磁力梯度张量的正演公式，并阐明了张量及其不变量的特征。通过模型计算说明了以下几点：在斜磁化条件下，总场异常受磁化方向的影响大，异常等值线图不易于解释，而张量元素能够反映场源在不同方向上的结构特征；张量不变量受磁化方向的影响小，总能够表现出类似于垂直磁化的单峰异常特征；当存在多个场源时，△T异常与Bzz分量和I1、I2不变量这四个量具有不同的随距离增大的衰减率，对多源叠加场的分辨率也逐渐增加；磁力梯度张量的模值受磁化方向影响较小，且对多源叠加场的分辨率高，适合用于场源存在剩磁时的磁异常反演；对于2D结构的场源体，其磁力梯度张量的行列式为零，这种性质能够有效的用于识别场源体的走向；应用磁力梯度张量测量，在不降低分辨率的前提下可提高测量高度，增加测线间隔。 2、根据欧拉反褶积的原理及应用方法，研究了张量反褶积的方法，主要包含以下几点：一方面是磁力梯度张量特征量的反褶积方法，另一方面是磁力梯度张量的欧拉反褶积方法。张量数据的欧拉反褶积分三种情况进行研究：一是张量数据的欧拉反褶积方法。这种方法利用三个分量和全部的九个张量分量，则每个观测点上的方程可以增加到三个，这样能够对欧拉解提供更多的限制条件。二是离散张量数据的欧拉反褶积。在非规则测网时，总场反褶积方法难以进行，而只要知道两个张量观测点就可以求解场源的位置参数。三是张量数据对构造指数的联合估计。传统的欧拉反褶积方法要求事先给定构造指数，而当测区场源的构造指数存在变化时，计算结果会有很大局限性。磁力梯度张量数据只需两个测点数据就可以对场源位置和构造指数进行联合反演。最后，讨论了利用欧拉反褶积的磁力梯度张量的偶极子定位方法。这种方法只需要单点观测即可达到定位的目的，不需要增加更多的观测量，且能够减少解的非唯一性。 3、根据我国当前海洋磁力梯度测量的实际情况及使用的磁力仪，总结了海洋磁力梯度测量中使用的仪器及其梯度组合方式，以及海洋磁力梯度测量中的各种误差。并重点分析了几何效应造成的纵向水平梯度测量中的横向水平误差和垂向误差。探讨了利用两种新的定位设备来改进原有的双探头海洋磁力梯度测量系统中对偏移点的定位方法。对探头定位误差中的垂向梯度误差进行了数值模拟分析，并提出了相应的改正方法。还对所取得的实际海洋磁力梯度测量资料进行了处理、改正，得到了改正后的纵向水平梯度。 4、利用由实测海洋磁力梯度资料处理、改正得到的纵向水平梯度数据，通过等效源方法转换得到了二维剖面上的磁梯度张量元素，及张量不变量，并利用张量反褶积方法进行处理。然后利用频谱积分法由纵向水平梯度重建了总场数据，并用欧拉反褶积方法进行了处理。最后将这些结果用于实测剖面的地质解释。