复杂构造区的重力密度界面反演一直是地球物理反演问题的重要部分,密度界面的起伏对研究区域地质构造的分布以及构造运动有重要意义。复杂构造区地质情况复杂,地下密度横纵向分布不均匀,不适合用常密度反演法去进行反演,经典的频率域密度反演法通过改变密度函数可以在纵向上实现变密度反演,但在横向上不能根据空间上不同构造的分布情况进行变密度反演。针对这种情况,本文研究了可以兼顾横向和纵向密度变化的空间域三次多项式变密度界面反演方法,进行了理论模型试验并将其应用到南海地区的莫霍面反演中。主要内容有:(1)针对地下密度在横纵向上分布的不均匀性,在横向上根据地质地球物理资料将研究区分为不同的区域,在纵向上将收集到的地震测深剖面用分段速度-密度转化公式处理得到深度-密度差离散点,按区域的不同分别拟合得到各个区域的三次多项式变密度模型;(2)针对反演的多解性问题,在反演中加入地震测深数据作为约束信息,因为地震测深剖面的来源不同,对地震测深数据运用交叉线法进行调差处理,提高约束信息的精确度;(3)对南海地区的莫霍面进行反演时,通过指数变密度模型正演方法对沉积层的重力效应进行了剥离,再用正则化滤波的方法剔除了浅部的高频干扰,得到南海地区的莫霍面布格重力异常;(4)以调差后的南海地区地震测深数据作为约束条件,采用三次多项式变密度界面反演方法计算得到南海地区的莫霍面深度,并对直接关系到反演结果的密度参数选取进行了不确定性分析,同时结合地震测深数据,对反演结果进行了分析与评价,探讨了最优化反演结果选取问题;(5)根据最优的反演结果,对南海地区莫霍面的总体分布特征进行了分析,从反演结果中提取四条剖面,研究了莫霍面深度与不同构造单元之间的关系,并根据反演结果以及其他地质地球物理资料对南海地区的地质构造进行划分。