华北克拉通的岩石圈根形成于太古代,是中国最古老的克拉通之一。从中生代以来华北克拉通重新活化并且古老的岩石圈结构遭到了严重的改造和破坏,尤其是华北克拉通东部块体。过去的十几年间很多学者利用多种地球物理和地球化学方法对华北克拉通的岩石圈结构展开了系统的研究,较好地约束了华北克拉通岩石圈减薄和破坏的时空分布,但是对于华北克拉通破坏的具体过程和动力学机制仍有很大的争议。华北克拉通岩石圈减薄的过程伴随着强烈的地壳伸展变形以及大量的火山活动,这些都会被地壳和上地幔的速度异常和各向异性特征记录下来。本文从多个方面对研究区的地壳和上地幔速度结构进行约束,进而研究华北克拉通岩石圈破坏过程及可能的动力学机制。过去的十年间,由于密集台阵在全球范围内的大量布设,基于密集台阵的成像技术也获得了巨大的发展,尤其是基于背景噪声互相关技术的面波成像方法在全球范围内获得了广泛的应用。为了揭示华北克拉通的岩石圈形变特征及演化与岩石圈破坏过程,本文利用华北科学台阵记录的垂直分量连续波形互相关函数进行方位各向异性面波层析成像,来约束地壳和上地幔顶部的三维速度结构和形变特征。结果显示在短周期(面波周期T<15s)上地壳的方位各向异性快轴方向大体平行于断层的走向,各向同性部分的速度异常与浅层的地质构造有很好的对应关系。我们的结果同时揭示了中下地壳(T=15-20s)的方位各向异性很弱,前人在该区域的研究也发现了非常强的径向各向异性,这可能是由于在区域地壳伸展的背景下,各向异性成岩矿物,比如云母,近水平向排列产生的。在上地幔顶部(T>=30s)我们的结果显示了非常强的方位各向异性,这与中下地壳的结构有非常大的差异,并且在上地幔顶部有比较复杂的各向同性异常模式。我们的研究结果显示华北克拉通下方的岩石圈结构由于遭受了横向非均匀的改造,岩石圈内部同时存在强烈的各向同性速度结构和方位各向异性特征的横向变化。由于体波和面波对地壳上地幔顶部的速度结构的敏感性不同,可以相互补充,本研究将近震体波到时数据和面波频散数据直接进行三维联合反演得到Vp和Vs模型,反演能够同时较好地拟合两套数据。联合反演比单独的体波或面波反演能更好地约束Vp和Vs结构,进一步提升了之前面波或体波单独反演结果的分辨率和可靠性。联合反演结果显示了与区域构造非常强的一致性,浅层速度结构主要受到地表构造单元的控制,山区表现为高速,沉积盆地表现为低速。下地壳速度结构总体表现出以南北重力梯度带为界的东西差异,东部表现为高速,西部表现为低速。联合反演得到的精细地壳速度结构模型能够帮助我们更好地理解区域内的地质结构和演化历史,并且能为全波形反演提供更好的初始模型。目前普遍认为华北克拉通破坏主要是由古太平洋板块的向西连续俯冲导致的,目前古太平洋板块滞留在地幔转换带。为了研究古太平洋板块俯冲对华北克拉通演化的影响,需要首先确定古太平洋板块俯冲对地幔转换带的影响以及410km和660km间断面结构的横向变化。这里我们利用背景噪声干涉方法研究地幔过渡带间断面结构。在本研究中,将密集台阵观测和相位加权叠加技术结合,同时矫正了三维地壳和地幔的速度变化对走时的影响,利用共中心点叠加技术获得了 410km和660km间断面结构的横向变化。我们对比了研究区域内背景噪声干涉法的结果和远震接收函数的结果,两种不同的方法都显示410km间断面在研究区域的东北部更浅,在西南部更深。660km间断面的总体特征与410km间断面类似,但是更加复杂。两种不同方法结果的相似性证明了我们这种方法的可靠性。此外,P410P和P660P的振幅比在不同的区域也显示出不同的变化,这可能意味着两个间断面的厚度可能存在横向上的变化。本论文从多个角度对华北克拉通地区的地壳和上地幔结构进行研究,本研究的结果对我们理解古太平洋板块西向俯冲对华北克拉通演化的影响以及约束中生代-新生代克拉通岩石圈破坏减薄过程中地壳如何变形和壳幔相互作用提供了新的观测约束。