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解的非唯一性是地球物理反演的基本问题之一,如何减少反演的多解性是地球物理反演中的一个热点问题。二十世纪九十年代以来,通过联合多种地球物理观测数据减少反演地球结构的多解性已经成为一种趋势,参加联合反演的地球物理观测数据有面波频散、接收函数、体波走时、重力、大地电磁等,其中被研究的最早、也是应用最广的一对组合是面波频散和接收函数。这得益于速度和界面是地球结构的两个重要参数,面波频散主要对平均横波速度敏感,而接收函数主要对界面敏感,并且当界面上的多次波清晰时,对界面以上介质的平均Vp/Vs波速比有约束,两者所提供的信息刚好形成了互补。但是实际应用中,由于受地壳介质的衰减和散射作用,包含在接收函数中的界面信息,尤其是在地壳中具有较长射线路径的多次波能量通常较弱,使得接收函数对地球内部界面结构的约束,尤其是对地壳厚度和地壳平均Vp/Vs波速比的约束减弱,导致反演出现多解性。本文以减少反演问题多解性为出发点,研究了联合P波速度的观测数据反演地球结构,进一步拓宽参与联合反演的数据类型。首先提出了一种反褶积技术测量远震S波波形中超全反射SsPp震相与直达S波的走时差TPmP,通过联合TPmP与远震P波接收函数对传统H-κ方法进行了拓展,然后提出了一种基于邻域算法的TPmP、P波接收函数和面波频散数据的联合反演方法,探讨了TPmP对反演参数的约束,最后结合鄂西及周边地区63个国家地震台从2012年6月至2014年6月两年时间和29个可移动地震台从2013年12月至2014年6月约半年多时间的连续波形数据,采用所提出的联合反演方法对鄂西及周边地区的地壳上地幔结构进行了成像。通过上述研究,本文得出的主要结论如下:（1）数值实验验证了反褶积技术测量超全反射SsPp震相与直达S波走时差TPmP的正确性。通过对研究区域63个国台两年连续波形数据的应用,挑选到23个高质量S波远震事件,良好的波形拟合进一步验证了反褶积技术测量TPmP的可行性,并且得到了研究区域的TPmP的平面分布。结果显示,研究区域TPmP的整体分布与地形起伏具有较高相关性,研究区域东部的江汉盆地、南阳-襄樊盆地附近TPmP较低（5-7 s）,并且在江汉盆地附近出现最低值（5 s）,研究区域西部的大巴山、黄陵-神农架块体和武陵隆起附近TPmP较高（7-11 s）,尤其是在武陵隆起区域,TPmP呈现出研究区域中的最高值（9-11 s）。（2）TPmP与P波接收函数中的Ps及其后多次波在H-κ、H-Vp和κ-Vp域中的关系表明:在Vp变化较为剧烈的研究区域,传统H-κ方法固定Vp值可能会给H带来较大偏差,以数值实验为例,当Vp从5.5 km/s变化至7.0 km/s,H从35 km左右变化至约45 km;TPmP中包含了异于P波接收函数中Ps及其后多次波的独立P波信息,尤其是在H-Vp域中,此时Ps和其后多次波表现出较强的互易性,TPmP的加入可以很好的解析H和Vp;当P波接收函数中多次波信息较弱或不存在时,由Ps震相和TPmP即可独立确定H、κ和Vp。对研究区域三个典型形态P波接收函数的台站应用表明:当接收函数存在足够能量的多次波时,采用传统H-κ方法与拓展H-κ方法结果一致;当接收函数多次波能量较弱时,TPmP的加入可以更好的解析H、κ和Vp;当接收函数存在较强地壳内部界面转换波震相时,TPmP的加入可能有助于识别莫霍面转换波Ps震相。应用拓展H-κ方法至研究区域63个国家地震台,得到了研究区域地壳厚度H、κ以及Vp的变化,结果显示:研究区域东部地壳较薄,平均30 km左右,最薄区域在江汉盆地和南阳-襄樊盆地,为27 km左右,研究区域西部地壳较厚,平均地壳厚度约为45 km,最厚区域在大巴山附近,为55 km左右,研究区域κ分布整体表现是,东部盆地以及西南部的武陵隆起较低,平均约为1.73,西部四川盆地东缘和大巴山等区域较高,平均约为1.85,研究区域Vp分布是,武陵隆起南部区域、和江汉盆地和南阳-襄樊盆地附近Vp呈现较低值,大巴山区域Vp表现出较高值。（3）联合反演TPmP、接收函数和面波频散方法中,一维模型数值例子结果表明,当接收函数中多次波震相缺失时,联合反演接收函数和面波频散无法有效约束地壳结构,尤其是地壳厚度和Vp/Vs,当在联合反演中加入TPmP约束后,地壳厚度和Vp/Vs得到了比较准确的恢复,二维模型数值例子结果表明,当接收函数多次波缺失并且存在沉积层界面震相干扰时,联合TPmP在地壳厚度较厚区域可以准确恢复地壳结构,而在地壳厚度较薄区域约束性较差,这是由于在地壳厚度较厚区域沉积层转换波和其多次波落在莫霍面Ps转换波震相时窗之外,不对Ps震相形成实质性干扰,而在地壳厚度较薄区域,沉积层转换波及其多次波与Ps震相耦合,故联合反演对模型进行搜索时无法准确判断莫霍面转换Ps震相位置导致所恢复模型与真实模型存在较大偏差,当同时联合TPmP和TPs后,反演结果可比较准确的恢复地壳模型,尤其是地壳厚度和Vp/Vs,TPs在反演中所提供的约束实质是对Ps震相位置处的加权。对研究区域的一个地震台站HBZUX的联合反演实验进一步验证了TPmP在联合反演中对地壳结构的约束作用,尤其是对地壳厚度和Vp/Vs。（4）研究区域地壳上地幔三维横波速度结构显示:研究区域的地质单元整体异常形态与前人结果一致,其中江汉盆地、南阳-襄樊盆地、四川盆地和大巴山区域在上地壳呈现低速异常,黄陵-神农架块体、汉南块体和武陵隆起区域在上地壳呈现高速异常。大巴山低速异常体（Vs<3.4 km/s）沿西北-东南方向呈现倒梯形形态,沿西南-东北方向整体向西南凸出,最西南方向与四川盆地低速异常耦合,低速异常体深度从西南方向的约12-15 km向东北方向逐渐增加,最大深度为18 km,到达安康断裂附近后深度迅速递减至5 km。大巴山地区倒梯形的低速异常体形态的形成可能与其西北方向的汉南块体和东南方向的黄陵-神农架块体的夹持以及华南板块与华北板块持续的陆内汇聚作用有关。联合反演所得地壳厚度和Vp/Vs结果显示,研究区域地壳厚度整体东部浅西部厚,Vp/Vs整体呈现东部盆地区域较小、西部大巴山区域较大,这些特征与拓展H-κ方法结果基本一致。大巴山地区的中偏高Vp/Vs值和较大的地壳厚度可能与其存在一个铁镁质下地壳或者是下地壳物质部分榴辉岩化有关。