俯冲带是地球表面与深部进行物质和能量交换的主要场所,是板块构造发生和发展的主要动力来源。俯冲带内部温度异常变化剧烈,板块脱水和地幔楔对流活跃,因此往往伴随着活跃的地震和火山活动,这一特殊的构造环境还孕育了火山下和非火山下的低频地震。研究俯冲带的构造特征及其演化过程,对于深入理解俯冲板块的几何形态、年龄、物理性质、岛弧岩浆作用、低频地震和俯冲带大地震的形成机制有着重要意义。近四十多年来,前人使用地震层析成像方法对俯冲带地区进行了大量研究,所得结果为识别俯冲板块形态、探讨地幔楔的物理化学性质、理解岛弧火山的起源以及相关的地球动力学过程提供了极好的约束。地震波速度层析成像研究显示俯冲板块相对于周围热的地幔物质,其温度较低,表现为高波速异常。冷的板块在俯冲的过程中发生脱水反应,释放的流体降低地幔楔物质的熔点,进一步产生岛弧火山和岩浆活动。上升流体进入地壳活断层,将会降低断层面摩擦系数,诱发地震。近年来发展的地震各向异性层析成像和地震波衰减层析成像研究结果也为人们认识俯冲带地区的动力学过程提供了重要信息。在不同的俯冲阶段,俯冲板块的几何形态、物理性质以及与其有关的孕震环境将会发生改变。对处于不同俯冲阶段的俯冲带进行系统的地震学成像研究,将会促进人们对俯冲模式随动力学背景变化而演化的理解。然而对不同俯冲阶段的俯冲带进行对比分析,在地震学领域甚至地球科学领域尚未出现系统性的对比研究。针对“俯冲模式和孕震环境如何随俯冲带动力学背景而演化”这一科学问题,本文将研究区域选为中亚造山带的西准噶尔古俯冲带、特提斯区域的阿尔卑斯新生代大陆深俯冲带、正处于活跃运动的环太平洋日本洋陆俯冲带地区。本文应用地震波速度、各向异性和衰减层析成像方法,对三个不同类型俯冲带（古俯冲带、大陆深俯冲带以及正在活跃的洋陆俯冲带）的几何形态、动力学过程以及弧前大地震的孕震环境进行了系统地研究,并获得了以下研究结果:（1）获得了西准噶尔古俯冲带上地幔高分辨率三维地震波速度结构,西准噶尔盆地下方北东-南西走向的近垂直高速异常体代表了残留的古亚洲洋俯冲板块,但板块形态不清晰。达尔布特带分布的埃达克岩和花岗岩侵入体以及斑岩型铜金矿床等的形成均与其下方的低速异常体有关;（2）获得了阿尔卑斯大陆深俯冲带地壳和上地幔高分辨率三维地震波速度、P波方位各向异性及径向各向异性模型。地震波速度层析成像结果显示在中-西阿尔卑斯和东阿尔卑斯下方存在两个近垂直的高速异常体,分别代表向东南方向俯冲的欧亚板块和向北俯冲的亚得里亚板块。首次获得的三维各向异性模型为该地区动力学演化过程提供了重要信息;（3）获得了日本北海道地区P波和S波三维地震波衰减模型和速度模型。所得到的衰减模型清晰地检测到俯冲的东北日本弧,弧前地幔楔区域存在的低Q和低速异常体可能反映了俯冲板块脱水释放的流体,其与该地区上覆板块地壳中发生的大地震发震机制紧密相关;通过系统地研究三种不同类型俯冲带（古俯冲带、大陆深俯冲以及正在活跃的洋陆俯冲带）,获得了俯冲带在不同俯冲阶段所表现出的地震波速度、各向异性特征。对于活跃的洋陆俯冲带（如日本俯冲带）,其俯冲板块具有高速低衰减的特征,板块形态较为清晰,板块内部和地幔楔中各向异性的差异明显。对于大陆深俯冲带（如阿尔卑斯俯冲带）,其俯冲板块形态较为清晰,但在深部板块失去继续深俯冲的动力,在深部易发生堆积。板块内部与周围地幔物质所表现出的各向异性特征可能无明显差别。对于俯冲夭折或大洋闭合后停止了俯冲作用,但仍保存在地壳上地幔中的残留俯冲带（如西准噶尔古俯冲带）,残留的板块可能仍然表现为地震P波速度高异常,但是由于长时期受到周围地幔热物质的侵蚀,板块形态已不清晰。本文的研究结果对于深入理解不同时代俯冲带的板块几何形态、动力学过程以及孕震环境具有重要意义。