上地幔顶部速度成像研究对于了解地球板块运动、地震发生、火山起源以及探索地震和火山等灾害的发生规律具有重意义。在莫霍面发生临界折射后沿整个上地幔顶部传播的Pn波震相是研究上地幔顶部速度结构的关键资料。随着宽频带数字地震仪在全球范围内的密集布设,我们可以收集大量固定与流动台站的观测资料,为得到研究区上地幔顶部精细结构提供了有利条件。中国东北地区受到太平洋板块的西向深俯冲,形成了北东-北北东方向延伸的盆山相间排列的地质构造形态,造成了中国东北地区的火山形成和强烈的构造活动。太平洋板块和菲律宾板块的俯冲还形成了一系列沟弧盆构造体系,包括日本岛弧、日本海以及冲绳海槽等。本研究利用Pn波到时资料对西北太平洋俯冲带上地幔顶部速度及各向异性进行研究,以深入了解板块俯冲、岩石圈变形以及板内火山的成因机制。首先,本研究利用东北地区的319个固定地震台站和NECESSArray台网127个流动台站观测到的中国地震台网观测报告中2235个震级大于2级的地震波形资料,通过人工拾取了 9197条高质量的Pn波到时资料。这些Pn波到时数据在东北地区形成了良好的射线交叉覆盖。通过反演,得到了研究区上地幔顶部高分辨率的Pn波速度及各向异性结构。结果显示,中国东北地区上地幔顶部存在明显的速度横向非均匀性和各向异性,这些结构特征与地表地质构造和板内火山有一定关联。在松辽盆地、海拉尔盆地和二连盆地等稳定地区的上地幔顶部存在明显高Pn波速异常,而在长白山火山、龙岗火山、镜泊湖火山、五大连池火山、大同火山、阿巴嘎火山群和哈拉哈火山群等活动地区的上地幔顶部存在明显的低Pn波速。此外,一些低速异常被高速异常所分隔,但被各向异性快波方向所连接,这些结果暗示了在现今或历史构造演化过程中这些火山区之间可能存在一定关联,因此提出了中国东北火山之间可能存在物质与能量交换的动力学模型,这种物质与能量的交换可能是与太平洋板块西向深俯冲至地幔转换带处形成的“大地幔楔”内水平向的地幔物质流有关,且这种水平向的地幔物质流不是简单的东西向,而可能更为复杂。这些结果为理解中国东北地区的火山活动机制和地幔动力学过程提供了新的地震学证据。为更好理解我国东北地区的火山活动机制和深部动力学,本研究还收集了日本Hi-net台网879个台站记录到的2008-2009年间的233个地震波形资料,从这些波形资料中提取得到了 21321条Pn波到时资料。利用覆盖整个日本岛弧的Pn波到时候数据反演得到了日本岛上地幔顶部速度和各向异性结构。研究结果显示,整个日本岛弧下的上地幔顶部存在很明显的Pn波低速异常,与火山分布相一致,说明日本岛弧火山的形成可能与太平洋板块的西向俯冲过程中蛇纹岩迅速脱水致使热物质上涌等动力学与过程有关。在本州岛以东存在一些Pn波高速异常,可能代表正在俯冲的太平洋板块。我们将研究区域扩大到整个西北太平洋俯冲带,利用日本地区Hi-net台网2008-2009年期间记录到的波形资料、研究区内IRIS数据管理中心提供的五个流动台网于2008-2011年期间记录到的波形资料以及我国东北地区固定台站2008-2016年期间记录到的波形资料,总共收集了 48772条Pn波到时资料。通过反演,得到了该区域上地幔顶部的Pn波速度和各向异性结构。所得到的结果与单独利用东北地区和日本地区资料得到的结果基本一致。在日本海的速度结构显示,在日本海下方的上地幔顶部存在显著的Pn波高速异常,可能反映了日本海的岩石圈结构较为稳定,受西太平洋板块俯冲影响较小,而中国东北和日本岛弧下方岩石圈结构则受西太平洋板块俯冲形成的“大地幔楔”结构与动力学影响较大。