接收函数能有效地获取台站下方速度结构和间断面深度，已经在陆基台站数据反演中得到了广泛应用。但由于数据质量的限制，而且记录时间较短，接收函数在被动源海底地震仪数据中的应用相对较少。本文首先将接收函数方法引入到被动源海底地震仪方位校正中，获得了高质量的波形数据。基于此，对雅浦俯冲带和南海东部次海盆的地壳结构进行了接收函数研究，获得了更为准确的地壳结构。这对于充分利用被动源海底地震仪数据进行更深入的地震学研究以及理解区域构造演化具有重要的意义。

海底地震仪方位信息是分析三分量地震波形的关键参数，但由于其投放时近似自由落体，姿态无法控制，难以获得准确的方位信息。本文提出一种通过拟合远震接收函数直达P波震相的振幅值来估计海底地震仪的方位角偏差并进行校正的新方法。首先利用合成记录和陆基台站数据对该方法的可行性和稳定性进行了理论验证，然后利用此方法对部署在雅浦俯冲带的海底地震仪进行了方位角偏差的估算和校正。校正后的接收函数直达P波震相表现出良好的一致性，说明该方法具有较高的可靠性。通过讨论白噪声、彩色噪声、震中距、后方位角的覆盖、海底地震仪的倾斜、地下结构的倾斜界面和各向异性等多种因素对该方法的影响，以及与常规瑞雷波偏振法、P波质点运动法的结果进行对比，进一步说明新方法在抗噪、稳定性以及控制多解性等方面具有显著的优势。

基于校正后的地震波形数据，本次研究采用接收函数正演波形匹配法获得了雅浦俯冲带和南海东部次海盆的地壳结构。结果显示，以雅浦岛-索罗尔海槽为界，雅浦俯冲带南北两段具有明显不同的地壳结构：雅浦俯冲带南段的岛弧和弧后地区均表现为双层地壳结构特征，而俯冲带北段仅岛弧地区具有双层地壳结构。本文推测，上下两层地壳分别为上覆地壳和俯冲地壳，南段可能存在平俯冲现象，北段可能为正常俯冲。层析成像结果显示，雅浦岛以南小于~100 km深度内存在水平的高速异常，雅浦岛以北存在近垂直、甚至倒转的高速异常。综合接收函数和层析成像结果，本文认为，雅浦岛-索罗尔海槽以南的南加罗林洋底高原发生了部分俯冲，并由于榴辉岩化，俯冲板片发生断裂和回弹。而雅浦岛-索罗尔海槽以北，由于俯冲汇聚速率极低，俯冲的太平洋板块可能在自身重力及东向水平地幔流的作用下发生倒转，并导致尚未俯冲的北加罗林洋底高原拉伸减薄。不同的俯冲板片形态可能是导致雅浦俯冲带短期岛弧火山活动、地垒地堑构造带以及南北布格重力异常和应力状态不同的主要原因。

南海东部次海盆的地壳厚度分布不均，古洋脊附近的下地壳增厚明显，上地壳仅在海山处有少量增厚。层析成像结果显示海盆下方存在广泛分布的低速异常。分析认为南海东部次海盆的岩浆上涌过程存在深部动力机制的转换。扩张期后，由洋脊拉张导致的地幔被动上涌停止，转而由俯冲板片后撤引发新的地幔上涌过程，并在构造薄弱处由浮力减压熔融机制导致岩浆少量喷发。下地壳增厚是南海东部次海盆古洋脊海山链的主要形成机制。

摘 要... I

第1章 引言... 1

1.1 研究背景及意义... 1

1.2 国内外研究现状... 3

1.2.1 海底地震仪研究现状... 3

1.2.2 接收函数研究现状... 5

1.2.3 雅浦俯冲带研究现状... 7

1.2.4 南海东部次海盆研究现状... 10

1.3 研究内容... 13

1.4 创新点... 13

第2章 被动源海底地震仪数据常规预处理及时间校正... 15

2.1 数据来源及常规预处理... 15

2.2 时间校正... 17

2.2.1 利用背景噪声互相关确定台站相对时差... 17

2.2.2 线性校正与非线性校正... 19

第3章 接收函数理论简介及正反演应用... 23

3.1 接收函数简介... 23

3.1.1 接收函数基本理论... 23

3.1.2 接收函数的计算... 24

3.2 接收函数反演... 26

3.2.1 H-κ 方法理论... 26

3.2.2 H-κ 方法应用... 27

3.3 接收函数正演... 33

3.3.1 海水层与沉积层震相特征... 33

3.3.2 波形匹配法... 36

第4章 基于接收函数的被动源海底地震仪方位校正应用研究... 39

4.1 理论依据... 39

4.2 方法验证... 41

4.2.1 合成记录测试... 41

4.2.2 陆基台站数据验证... 46

4.3 海底地震仪方位角偏差估测... 48

4.4 影响因素讨论... 54

4.4.1 噪声... 54

4.4.2 海底地震仪倾斜... 56

4.4.3 地震事件的震中距和后方位角覆盖... 58

4.5 不同校正方法对比... 62

第5章 基于接收函数的雅浦俯冲带地壳结构研究... 71

5.1 区域地质背景... 71

5.2 研究数据与方法... 71

5.3 地壳结构特征及构造演化模式... 76

第6章 基于接收函数的南海东部次海盆地壳结构研究... 83

6.1 区域地质背景... 83

6.2 研究数据与方法... 83

6.3 地壳特征及岩浆作用机制分析... 89

6.4 全球古扩张脊地壳结构对比... 95

第7章 结论及下一步工作建议... 97

7.1 结论... 97

7.2 下一步工作建议... 98

参考文献... 99

致 谢... 115

作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果... 117