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远震接收函数方法是研究地壳上地幔速度结构、特别是间断面特征的有力工具，而地壳上地幔结构和间断面的特征起伏则是地震孕育的介质背景和物理机制探索以及地球动力学研究的基础。随着全球及区域宽频带数字地震台网的建设、特别是近年来世界各地流动台阵的大量布设，观测资料海量增加。而随着台站分布密度越来越大，一些石油勘探领域的资料处理技术也被被用来处理天然地震资料，以这些丰富的资料为基础，接收函数方法不仅可以给出地壳上地幔的更为精细的速度结构。而且，接收函数方法本身也被不断改进和发展，在地震学研究中发挥越来越重要的作用。
本文对远震体波接收函数方法及应用进行了比较系统的研究和讨论。内容主要涉及观测接收函数的计算、影响接收函数的主要因素、接收函数的线性和非线性反演、接收函数校正叠加方法和台阵接收函数的偏移成像技术研究上地幔间断面等。
主要研究成果为以下几个方面：
一、地壳速度结构的接收函数非线性反演及其在中国大陆的应用
在接收函数反演地壳速度结构方面，我们在前人工作的研究基础上，选择了更为合理的参数化方式，对NA(近邻算法)和GA(遗传算法)分别以理论模型进行了数值试验。表明，在我们所要解决的地壳速度结构反演问题中，NA算法的效率更高。同时还发现，如果地壳浅部存在沉积层或粘土层等低速介质，可导致观测接收函数出现“异常”——直达P震相的峰值偏离P波到时或者出现双峰，由此可知，利用接收函数的前2s资料，可以对地壳浅部速度结构进行研究。
利用接收函数的NA方法和CCDSN(中国数字地震台网中心)47个台站的观测接收函数，反演了中国大陆下方地壳速度结构。我们的结果除了表明中国大陆地区地壳呈现东薄西厚这一早被认识的总体特征外，还有其它一些发现。在LSA(拉萨)和CAD(昌都)台，有存在双地壳结构的迹象，这可能是印度板块和欧亚板块俯冲重叠的痕迹；而且在LSA和SQH(狮泉河)台站地壳厚度分别为84km和80km；地处中国著名的火山区之一的TNC(腾冲)台，下地壳发现有一个很明显的低速区，这可能与高温岩浆造成的下地壳介质变软甚至部分融熔有关系。在8个台站还发现有浅部低速薄层，并且这些台站台址都具备存在这种低速结构的地质背景。在中国东南部21个台站下方发现有清晰的C(Conrad)界而，而有14个台站的不清晰，在其余台站速度结构相对复杂，而难以确定。在存在双地壳的LSA和CAD台，也可能有两个C界面。
二、上地幔深部速度结构的接收函数剥壳线性反演
为了对整个上地幔的速度结构进行研究，我们尝试了接收函数的剥壳线性反演方法，将深度扩展到了800km。该方法可以灵活选择已有研究结果的地壳速度结构，通过选择不同的波速权重因子矩阵和平滑矩阵，实现固定地壳模型的方式以从观测接收函数中剥去其贡献的效果，以及达到在某些深度段找出上地幔间断面、而在另一些深度段抑制波速变化和避免引入虚假间断面的目的。为了减小反演结果的非唯一性和地壳结构偏差对上地幔反演结果的影响，在反演迭代后期将地壳也纳入线性反演范围而对其结构再做修改，并使地壳与地幔顶部的衔接更为合理。地壳多次波干扰始点在深度3HM(HM-Moho面深度)而终点在5HM深度范围内的反演结果，为此在构造该深度段初始模型时应尽量汲取已有研究成果。不同模型的数值试验结果都证明了该剥壳线性反演方法是可行的。将该方法应用到了观测接收函数相对简单的中国西北地区的三个台站AXX(安西)、GTA(高台)和LZH(兰州)，所得到这些台站的地壳上地幔速度结构也很合理。
三、接收函数校正叠加方法研究中国大陆上地幔间断面起伏特征
在利用接收函数的正演方法研究上地幔间断面时，参考iasp91模型，对每条观测接收函数上Pds震相的到时和幅度进行了校正，然后进行叠加，以此消除不同震中距造成的震相到时和振幅的差别，并有效压制噪声、突出和上地幔间断面相关的震相Pds。在叠加过程中，使用了Bootstrap方法来对观测接收函数中的误差进行估计，以此进一步考察间断面信息的可靠性。为了确定间断面的深度，在每个台站下方，参考CRUST2.0和全球S波层析成像结果构建地球模型，将接收函数时间序列转换为深度序列，方便直观地显示各台站上地幔间断面的深度。对中国区域的研究结果表明，‘410和660的平均深度分别为413km和669km；平均看来，‘410上下速度值的跃变和标准模型较一致，而‘660下的跃变值则较小；在第四纪大同火山区域，‘410出现了较明显的下凹；而‘660间断面在BNX(宾县)、TIY(太原)和WZH(温州)台站表现出了明显下凹，层析成像研究结果也表明该区域存在太平洋板块和菲律宾板块的滞留，而这可引起下凹现象。研究还表明在大多数台站下600km深度附近可能存在一个低速层。
四、处理台阵资料的接收函数CCP-PWS偏移方法及应用
为了充分利用目前台阵和台站比较密集区域的资料对上地幔间断面进行研究，我们提出了基于三维地球模型的接收函数CCP-PWS(共转换点-相位加权叠加)偏移方法，对上地幔间断面进行成像。参考研究区域的三维地球模型，我们将接收函数的时间序列转换为空间序列，即同时计算不同深度转换震相透射转换点的深度和经纬度，将观测接收函数的幅度转换为成像强度。在同一深度由第一菲涅尔(Fresnel)半径确定的范围内，利用PWS叠加技术，将不同点的成像强度进行非线性叠加，起到压制噪声、突出相关性较强信号的目的。我们用中国东北地区CCDSN和PASSCAL台站的观测记录和该方法，对其上地幔间断面进行了成像。结果表明，受西太平洋俯冲板块的影响，在该区域的东北部，660km间断面明显下沉，并出现了多级间断面。在深度约620km左右，存在一个较为明显的低速层，在靠近俯冲带一侧，低速层位置较浅，而离俯冲带较远的区域其位置较深。在前人工作基础上，我们认为该低速层是西太平洋俯冲带中的地壳在‘660之上和俯冲带分离，而堆积在‘660之上所引起；而在靠近俯冲带的东边区域，由于该低速层形成的年代较为久远，在浮力的作用下会导致低速层的位置上升。
五、600km深度附近的低速层的初步探索
为了考察600km附近的低速层迹象是否具有全球性，我们选用了IRIS的GSN台网和部分区域台网131个台站的7126条观测接收函数，用接收函数校正叠加方法，对全世界各地不同区域进行了研究。在很多区域的结果中，都探测到了该低速层存在的迹象。为了进一步检验该结果，我们还处理了USArray台阵的5427条观测接收函数，也发现类似现象。关于该全球性的低速层的起源，我们认为，可能是多方面的，例如相变、水、部分熔融以及地幔对流过程中物质的循环，特别是俯冲带中洋壳的分离、滞留、堆积等。