祁连造山带作为青藏高原东北缘的重要组成部分,其详细的地壳-上地幔顶部三维结构特征对探讨青藏高原东北缘新生代变形机制、祁连造山带与华北板块深部构造关系、以及该区内壳内大地震的诱发机制都具有非常重要的意义。本论文使用研究区内分布的72个固定台站在2009年到2015年间记录到的7485个地震事件,包括75999个P波到时数据和72178个S波到时数据,利用天然地震层析成像方法获得了祁连造山带地壳-上地幔顶部详细的三维P、S波速度结构。结果表明,祁连造山带地壳-上地幔顶部三维速度结构具有显著的纵/横向不均一性。地壳浅部速度结构特征与地表地质特征基本一致,总体表现为高、低速的分布与山脉和盆地的分布相对应。祁连构造带下地壳内广泛发育低速异常带,局部地区延伸至上地幔顶部。结合该区其他地球物理资料,认为该低速异常区代表了下地壳中因流体和部分熔融体存在而造成的弱化带,其很可能与青藏高原的隆升与变形及其向北扩展以及局部地区上地幔物质上涌有关。祁连造山带下地壳的弱化可使其在地质历史时间尺度发生塑性流动,而低速异常带的分布表明,塑性流动的规模并不很大。北祁连和走廊过渡带地壳底部以及上地幔顶部内存在明显的高速异常,该高速异常可能代表了向祁连造山带下方俯冲的阿拉善地块的岩石圈,该俯冲作用很可能与新生代印度板块和欧亚板块的俯冲碰撞过程有关。研究区内的壳内大地震大多数都分布于区域内的大型断裂带上,震源区位于高、低速异常过渡带,震源区下方存在广泛的低速异常区。结果表明大地震的发生是断裂、应力以及流体综合作用的结果,并且与下地壳以及上地幔顶部的动力学过程紧密相关。综上所述,祁连造山带甚至是整个青藏高原东北缘新生代的变形,可能并非是某种单一机制作用的结果,而是大陆岩石圈俯冲、下地壳塑性流动以及上地幔物质上涌多种机制于不同时段、不同区段共同作用的结果。