南海北部大陆边缘作为研究南海构造演化的一个窗口，相比于典型的被动大陆边缘，其经历了由主动大陆边缘向被动大陆边缘转化的过程，不仅保留了晚中生代古太平洋向欧亚大陆俯冲产生的强烈构造变形和岩浆活动信息，而且记录了新生代陆缘张裂到海底扩张的整个演化过程。本论文以南海东北部OBS2012测线数据为基础，获得了穿越珠一凹陷、东沙隆起和台西南盆地的正、反演纵波速度结构模型和重力反演模型。模型结果显示，南海东北部陆缘地壳厚度在大陆架珠一凹陷和东沙隆起范围内从27km逐渐减薄到21km，但是在东沙隆起下方地壳厚度出现轻微的增厚并伴随着莫霍面深度的增加。东沙隆起下方存在厚度为4-7km的下地壳高速体(7.0-7.6km/s)以及在上地壳表现出相对高速(5.5-6.4km/s)的异常体，但上地壳速度梯度比相邻的珠一凹陷和台西南盆地小。从陆坡到洋陆转换带地壳厚度向海方向从20km急剧较薄至10km，下地壳存在厚度为2-3km的高速体。这与前人在南海东北部获得的地壳结构相似。结合前人在南海东北部深地震和多道地震研究结果，我们发现尽管在大陆架和洋陆转换带下方都分布有下地壳高速体，但火山活动只发生在洋陆转换带，而陆架区没有出露或隐伏的火山;东沙隆起表现为高的磁力异常区，而洋陆转换带表现为磁静区，并且两者在地球化学特征方面表现为明显的差异。据此，我们推断洋陆转换带下地壳高速体与地壳减薄作用下岩浆底侵作用相关，而东沙隆起下地壳高速体与中生代古太平洋俯冲作用下形成的火山弧相关。　　地震的孕育、发生与深部地壳结构环境密切相关。南海东北部陆缘是一条活跃的板内地震带，以南澳和台湾浅滩两个震区为主要特征。前人对南澳震区与地壳结构关系已做详细的研究，而对于台湾浅滩震区缺少相关研究。台湾浅滩地震群位于马尼拉海沟俯冲带外缘隆起区，对1994年9月16大地震的研究表明，其地震活动特征明显不同于其他发震区。因此，在获得该区深部地壳结构的基础上，我们进一步从深部地壳结构特征方面来揭示震群的发震和控震机制。本论文利用1991年至2015年国家地震台网和广东省地震台网记录的765个地震（里氏震级大于1.5），通过分析震源深度和分布，区域断裂构造与地壳结构之间的关系，获得以下新认识:(1)上地壳相对高速异常体是应力易聚集区，导致地震在该区频繁发生形成震群;(2)震群的活动受区域内交叉断裂的影响。然而1994年9月16大地震的发生是由于先存近E-W向断裂的重新活化时产生的;(3)板块俯冲在增生楔阻挡的作用下在外缘不断产生应力的累积，当累积到一定程度时会继续引发强震，但与1994年9月16大震发生机制不同。　　在本次OBS数据处理过程中，我们发现了与地壳折射Pg震相近乎平行并紧随其后的一组震相十分发育，命名为二次反射Pg震相。二次反射Pg震相具有连续、清晰、可追踪偏移距较远（约60km以上）等特点，其地震波形和粒子运动轨迹与初至Pg震相极为相似，但二次反射Pg震相波形最大振幅值和粒子震动能量明显比初至Pg震相大。通过理论模型模拟以及对实测地震剖面三种不同反射层路径的走时计算，确定了二次反射Pg震相主要来自沉积层的反射。在此基础上，对二次反射Pg震相在地壳结构成像中的作用进行分析，发现加入二次反射Pg震相前后，由于反射震相的增加，沉积层界面的约束程度得到极大的提高;另外，通过对理论模型和实测剖面OBS2010地壳结构进行加入二次反射Pg震相前后的分辨率测试，结果发现加入二次反射Pg震相数据后，由于射线密度的增加，沉积层和上地壳结构的成像分辨率有显著改善。