大量研究表明,板块俯冲以及相关的壳幔相互作用导致了中国中东部岩石圈的改造。在此过程中,华北和华南板块的相互碰撞形成了秦岭-大别造山带和左旋走滑的郯庐断裂带。中国东部岩石圈尺度断裂带的存在给该区域的地球动力学过程增加了复杂性,由此也产生了许多争论。郯庐断裂带与许多地球动力学过程有关,例如岩石圈减薄、地震活动性、岩浆活动、介质形变等。这篇博士论文主要提供更多地震学方面的约束,以便更好的理解郯庐断裂带中南段以及其与其周边构造单元,例如华北和华南板块之间的相互作用关系。我们利用在郯庐断裂带中南段所采集的密集台阵数据,基于背景噪声和远震P波走时成像方法,得到了该区域的精细地壳上地幔顶部地震波速度结构。本研究包括了在郯庐断裂带中南段的三个独立但又相互联系的研究工作,分别利用了不同的地震数据和成像方法。首先,应用地震背景噪声层析成像方法至从互相关函数进而经验格林函数所提取到的相速度频散数据。基于面波直接反演方法反演所有相速度频散数据得到地壳上地幔顶部三维横波速度模型。成像结果表明速度的分段特征,其中在变质带以及隆起区域呈现高速异常,这主要与这些区域所报道的高压/超高压变质岩有关,而在沿郯庐断裂带中上地壳的一些白垩纪盆地和沉陷区域主要呈现低速异常。沿郯庐断裂带的上地壳底部以及中地壳主要呈现高速异常,可能为与孕震有关的中上地壳脆性带。下地壳呈现广泛分布的低速异常,并且恰好在孕震带之下,可能为断裂的活化以及孕震带地震的产生的应力积累带。在孕震带内,沿郯庐断裂带的地震空间分布呈现两个地震区:南段以及宿迁郯城段。断裂带地震的分段性表明了沿断裂带的不同应力状态,其中呈现低速异常的宿迁可能为中段和南段地震带的转换区。在横波速度梯度变化较大区域也观测到地震群,这些区域可能利于地震的成核和触发。其次,利用面波直接反演方法同时反演得到郯庐断裂带中南段深度域的各向同性横波速度结构和方位各向异性横波速度结构,该方法避免中间构建群速度和/或相速度图的步骤。成像结果主要揭示了以下发现。上地壳以及地壳至上地幔顶部的变形主要是由郯庐断裂带走滑剪切所控制。上地壳的变形主要由强烈的逆冲以及断层褶皱所主导,快波方向可能与破裂走向近似平行。上地壳的各向异性呈现明显的横向变化,但是随着深度的增加而逐渐变弱。除了上地壳外,各向异性主要受深部郯庐断裂的控制,呈现NNE-SSW至N-S快波方向。在华北克拉通东南部下地壳至上地幔顶部的各向异性相对较弱。我们认为产生与大别造山带近似平行的这些各向异性快波方向的源头可能有逆冲、褶皱走向、倾斜断裂等。同时,张八岭群呈现强烈的NNE-SSW各向异性快波方向,这可能与郯庐断裂韧性剪切以及华南克拉通在地壳上地幔的拖拽作用有关,这也预示了在上地幔顶部可能存在断裂走滑活动。郯庐断裂待的拖拽在华北克拉通边缘表现较弱,相反,在华南克拉通呈现出大范围的拖拽,这支持了华南克拉通相比于华北克拉通相对更软的假设。同时,横波分裂结果与方位各向异性模型呈现较大的差异,表明方位各向异性模型可能主要来源于岩石圈,而横波分裂主要与更深的软流圈结构有关。总之,巢湖是一个地质博览馆,它坐落在郯庐断裂带、扬子克拉通、华北克拉通以及大别造山带的交汇地段。不论是研究郯庐断裂带南段局部尺度上的断裂活动还是与周边构造单元之间的关系,巢湖都是一个不可多得的区域。应用台站对双差层析成像方法,我们从远震走时数据中得到了该区域的精细三维P波速度模型。成像结果表明,沿郯庐断裂带的速度结构呈现分段特性,并且与郯庐断裂带的走向接近平行。在断裂带两侧都存在沉积盆地,它们呈现出的低速异常表明存在较厚的沉积物,这些沉积物的演化受控于张八岭隆起。在断裂带区域内以及巢湖东部边缘的地壳和上地幔顶部呈现明显的高速异常,具体表现为断裂带和巢湖远东缘莫霍面的隆起。这表明,郯庐断裂带张八岭段的地壳和上地幔是耦合的。总体来看,两个关键的构造作用控制着巢湖的速度结构。其中上地壳主要受郯庐断裂带的拉张作用和断裂带中部的中-新生代磁化作用。分布在合肥盆地和张八岭南部的侵入岩等边缘构造与郯庐断裂系统具有较高的亲缘性,体现了该断裂对其演化过程的影响。在中生代至新生代的南北克拉通碰撞时期,大别造山带的伸展、碰撞以及剥离作用在该地区留下深深的地质烙印,具体表现为从中地壳一直延伸到上地幔的东西向速度结构。而切入颇深的郯庐断裂上存在着的薄弱地段就是这些地幔物质上涌的极好通道。