苏门答腊俯冲带位于欧亚板块与印度-澳大利亚板块之间、巽他陆块的西南缘，由于印度-澳大利亚板块向欧亚板块斜向俯冲，在该地区产生了复杂的地质构造和强烈的地震、火山活动，成为研究俯冲带的天然实验场之一。本论文针对苏门答腊俯冲带地区，基于地震走时成像和远震接收函数方法对研究区的壳幔结构和印度-澳大利亚俯冲岩石圈开展研究。　　首先，收集整理了研究区63个流动地震台站的远震波形数据，利用自适应叠加和多道互相关方法联合拾取远震P波相对到时数据，共获得震中距在30-90°范围的P波相对走时1627个，并基于快速行进走时层析成像方法（FMTT）反演获得了苏门答腊俯冲带三维上地幔P波速度结构。成像结果清晰刻画出印度-澳大利亚上地幔俯冲带的形貌特征，揭示出该区海洋岩石圈板片向欧亚板块的斜向俯冲。成像结果给出的俯冲海沟和苏门答腊断裂之间的低速异常与已有研究结果具有很好的一致性，结合前人有关热流和剪切波分裂的研究，推断这些低速区应该指示了平行海沟的地幔流。苏门答腊俯冲带的高速异常在410 km以上为一个连续的异常，而不是一个分离的异常。在南苏门答腊地区，约560 km以下的异常存在明显的分离现象，推断这里很可能存在一个板片撕裂，前人关于地球动力学的数值模拟和板片撕裂区的深源地震也支持板片撕裂的推测。　　其次，发展了基于全局优化算法的多频段接收函数波形反演方法。该方法利用差异演化全局优化算法(DE)，同时反演多频段的接收函数波形，从而同时约束地壳整体和细节的多尺度结构特征。理论模拟证实了该方法的有效性、可靠性和稳健性。实际数据处理和与前人结果的对比分析表明，该方法仅用较少拟合参数，不依赖于初始速度模型，即可反演获得能够较好拟合接收函数波形的地壳速度结构。　　另外，收集了苏门答腊地区五个宽频带固定地震台站的波形数据，基于远震接收函数波形反演方法开展对台站下方地壳结构的研究。利用智能化软件和人工相结合的方法挑选出高质量的接收函数波形数据。其中，BKNI台挑选出接收函数130个，GSI台挑选出接收函数34个，LHMI台挑选出接收函数42个，MNAI台挑选出接收函数29个，PMBI台挑选出接收函数97个，合计接收函数332个。对接收函数波形进行叠加后，利用邻域算法(NA)反演获得了每个台站下方的地壳S波速度结构。反演结果表明，GSI、LHMI和MNAI台站下方的沉积层厚度均超过3 km，而GSI和LHMI台站的沉积层厚度在6 km以上。GSI台站邻近地区逆冲型地震活动强烈，不同方位接收函数波形的差异性暗示了GSI台站下方复杂的地壳结构。位于苏门答腊俯冲带弧后盆地的BKNI和PMBI台站，沉积层厚度在1 km左右。弧后盆地的地壳厚度为30-36 km，而弧前地区的地壳厚度由弧前脊的～26 km增加到弧前盆地近大陆一侧26-30 km，其暗示了弧前区孕震带的下倾极限（板片-莫霍面接触带）在29-36 km内，这也解释了为什么弧前区浅源地震占据主导作用。在一个孕震周期内，弧前内楔区通常保持稳定的状态，为地震的发生提供了应力积累，同时印度-澳大利亚板块的俯冲作用形成的断裂为弧前浅源地震活动提供了应力释放条件（如脆性破裂和摩擦滑移）。