2008年5月12日发生在我国四川境内的Mw7.9汶川地震造成了龙门山断裂带长达数百公里的地表破裂,是人类有仪器记录史以来发生在内陆最大的一次高角度逆冲型地震。地震发生之后,随即受到国内外诸多地震地质学家们的持续关注。前人从地质、地球物理和地球化学等不同学科角度围绕汶川地震的区域地球动力环境、不同尺度深部结构、震源过程、震后地震响应以及地震前后物性参数变化等方面进行了广泛而深入的讨论,提出了不同的构造演化模型,用以解释汶川地震的发生机理。然而,受观测环境和/或研究方法所限,关于汶川地震震后余滑和发震断裂整体的深部几何结构至今仍缺少系统性的地震学研究成果,有关龙门山断裂带在汶川地震前的地震活动也缺少深入探讨,而这对研究汶川地震的发生机理至关重要。密集宽频带地震台阵记录的地震波形数据大幅度提高了地震观测的空间分辨能力,然而,密集台阵记录的海量数据也对人工处理地震资料带来了挑战。波形匹配滤波方法采用互相关技术,通过搜索“相似地震”的原理,可以快速地拾取常规地震目录中遗漏的地震事件,已经被广泛应用于强震发生后的余震检测和地球内部成像,而精定位后的小震活动可为断裂活动及其深部几何结构形态提供重要约束。因此,将以上两种方法相结合可以有效地定量研究断裂带深部的活动习性。在本研究期间,我国西藏林芝境内发生了2017年米林M6.9地震。本文以2017年米林地震为例,采用波形匹配滤波方法和双差地震定位方法对该地震早期余震序列进行了快速全面检测分析。我们系统检测了主震发生后7天时间里的余震事件,总计获得约10倍于中国地震台网公布的余震事件,结果展示了2017年米林M6.9地震早期余震活动的时空演化与分布。研究表明,采用波形匹配滤波方法和双差地震定位方法相结合可以快速系统地进行微震检测与定位,这为深入研究2008年汶川Mw7.9地震前后微震的时空演化与分布提供了方法基础。2006年10月到2009年08月,中国地震局地质研究所在龙门山断裂带纬度32~o以南区域布设了一个由297个宽频带地震仪组成的观测周期约为两年的密集流动台阵(川西台阵)。其中,每个台站由Gurap CMG-3ESpc拾震器和Reftek-130b01数据采集器组成,台站平均间距为10-30km。川西台阵跨汶川地震前后覆盖了汶川地震南部2/3的破裂区域,这为系统研究汶川地震前后的微震时空演化提供了绝佳的数据基础。本文以川西台阵记录的地震连续波形数据为基础,采用波形匹配滤波方法和双差地震定位方法对汶川地震前后的微震活动进行了系统的检测分析。我们的研究目的是通过汶川地震前后的微震活动探讨汶川地震成核过程和震时、震后龙门山断裂带的精细结构、深部变形和汶川地震的孕震机理。首先,本文对汶川地震早期余震进行了系统检测分析。以被认可的余震精定位目录为基础,经信噪比检测,选取其中的1273个地震事件作为模板地震,采用波形匹配滤波方法对主震后7天内的连续波形数据进行波形匹配滤波扫描。最终得到的余震事件分别是标准地震目录和精定位地震目录的5.3倍和10倍。本文研究获得了龙门山断裂带断层的深部精细几何结构和汶川地震余震的早期迁移过程。为进一步检验上述研究方法检测地震的能力,本文还与断裂带北川段的人工反射地震剖面结果进行了对比分析,结果显示了利用余震分布研究断裂带深部几何结构的稳定性。然后,本文重点研究了汶川地震前龙门山及周边地区的地震活动特征。本文同样以川西台阵数据为基础,选取了175个汶川地震前的小震事件作为本次检测的模板地震,加上1273个余震事件,本研究最终以1448个地震事件作为模板地震,采用波形匹配滤波方法拾取了汶川地震前约16个月的地震事件。为了更加精细地刻画汶川地震前的微震分布特征,本次研究对所有震前的地震事件进行了双差地震定位,最终获得了7倍于模板地震目录中同期记录的地震事件,研究给出了较为详细的震前微震活动演化与分布特征。根据上述研究结果,论文得到如下主要认识:(1)2017年西藏米林M6.9余震的时空分布特征显示,余震集中分布于南迦巴瓦构造结内东北部的呈NW-SE向分布的西兴拉断裂带上,余震分布与西兴拉断裂吻合,而主震位于余震分布带中部。发震断层具有明显的分段破裂特征,根据余震分布特征以及震源机制解显示,发震断层的深部几何结构为北东向陡倾,位于主震东北侧的断层活动为主震及其余震触发的结果,其深部几何结构也较陡,余震整体沿断层分布长度约50Km。本结果系统地展示了米林M6.9地震早期余震的时空演化与分布和余震触发断层活动的过程,也充分体现了采用波形匹配滤波和双差地震定位方法相结合可以挖掘断裂活动的重要信息。(2)汶川地震早期余震分布结果显示,余震主要发生在主震破裂区周围10公里以下。早期余震多数发生在同震破裂区下方。汶川地震发生之后,早期余震随时间的推移沿断裂走向表现出轻微的迁移特征。从震中区到北川,除小鱼洞断裂之外,同震滑移主要以逆冲为主,余震结构显示了映秀-北川断裂和灌县-江油断裂为高角度铲型逆冲断裂,并在约20公里深度处汇聚于一个缓倾平面。龙门山断裂东北段余震多发生在一条近垂直的倾斜断层上,与该区同震滑移主要为走滑分量的特征相一致。此外,早期余震和长期余震分布的差异表明,沿小鱼洞断裂存在明显的震后变形。研究结果显示了汶川地震发震断裂的深部几何结构以及早期余震的时空演化特征。(3)汶川地震前的小震大多沿灌县-江油断裂分布,在汶川地震震中区、紫坪铺水库区、小鱼洞断裂以及灌县-江油断裂端点处地震活动明显,并且地震活动分布与已有的关于该地区的凹凸体分布较为吻合,结合已有重复地震、同震滑移、汶川地震前后深部速度变化、震后早期余震以及该地区大区域尺度的地质研究结果,我们推测,小鱼洞断裂两侧长期运动速率不一致,造成与灌县-江油断裂的交汇处长期的挤压作用,可能是导致汶川地震发生的区域动力机制。(4)紫坪铺水库周边发生的震前微震活动仅限于5-6km以浅的深度。主要地震活动仅限于2008年2月14日前后的短时间段,而在其它时间段地震活动很少。综合紫坪铺水库库区和汶川地震震中区的震前地震活动,我们没有发现紫坪铺水库触发或加速了汶川地震发生的地震活动证据。本论文研究展示了采用波形匹配滤波方法和双差地震定位方法相结合可以有效挖掘波形微弱信号的能力,以汶川地震为重点研究对象,采用上述研究方法系统分析了汶川地震前后微震的时空演化过程,深入研究了发震断裂的深部几何结构、余震发生机制以及震前的微震活动分布特征,为大震的发生机理以及震后余震演化提供了重要证据,同时为青藏高原的隆升机制提供了重要的约束。