地震激发的地震波经地球介质传播到台站,并被地震计记录转换为数字记录,这些记录数据被实时传回地震台网中心。地震台网中心利用各种地震数据处理方法,对地震台站传回的实时数据进行检测并形成事件目录。地震学家则利用这些地震目录及地震数据对地震震源参数、介质结构等进行更深入的研究。以上三个过程分别对应于地震信号传播、地震信号检测和地震深入研究。本文针对Pn和Lg波在传播过程中的信号幅值衰减、重复地震的相关检测方法及影响地震信号相似性的主要因素、远震P波尾波信号的激发规律开展了部分研究工作。与地球内部深部结构相比,地壳及上地幔介质的非均匀性更强,而Pn和Lg波信号分别主要在上地幔和地壳中传播,这使得它们的信号幅值衰减规律较远震信号更为复杂。本文利用二维谱元方法,并结合二维线源到三维点源的转换关系,利用SEM理论地震图计算方法研究了上地幔及地壳介质非均匀、莫霍面起伏对Pn和Lg波信号幅值随震中距的衰减规律的影响。其中对Pn波还研究了上地幔速度梯度对其信号幅值的影响,对于Lg波还研究了自由表面的地形起伏对其信号幅值的影响。研究结果表明,上地幔速度梯度、莫霍面起伏、上地幔介质非均都会使得Pn波信号幅值出现异常变化。本文还对横跨西天山传播路径上实际观测的Pn波幅值异常变化进行了拟合解释。而Lg波信号则会受到地壳介质非均匀、莫霍面起伏、上地幔顶部速度异常体的影响。此外,Lg还受自由表面的地形起伏影响。不过比较Lg波与Pn波信号幅值的变化可以发现,尽管Lg波的信号幅值也受到诸多介质结构因素的影响,但其信号幅值衰减曲线的稳定性要优于Pn波,因此利用Lg波得到的震源强度要比Pn波得到的结果更稳定。地震信号传到地震台网中心后需要进行检测形成地震目录。对于一般地震的信号检测主要采用长短窗能量比方法(STA/LTA),但对于一些具有重复性的地震,基于信号相关性的检测技术是一种更为有效准确的方法,该方法集信号检测和事件识别于一体。为了解决相关检测在应用于三分向地震台站数据检测中误触发较多的问题,本文提出了利用多个台站上的相关检测触发关联测试的方法来控制误检率。对实际数据的检测结果表明,该方法能比较有效的控制检测误触发,同时又保证了强检测能力。此外,本文还分别利用理论地震图计算的方法研究了震源机制变化、震源位置变化对台站上记录到的信号之间相似性的影响。模拟结果表明对于天然地震源,断层面解在较大范围内的扰动变化并不会引起地震信号波形相似性出现较大的变化;而对于爆炸源,爆炸矩张量中非爆炸源成分的变化会引起信号相关性出现较大的变化,这使得相关检测方法对重复地下爆炸检测和识别更为有效。对三维非均匀模型中地震图的模拟结果表明,相关系数的值与震源之间距离的负指数经验公式在一定震源间距范围内基本适用。本文还基于地震学中的表示定理将三维谱元法与广义射线法相混合,发展了一个能计算复杂源区介质中地震远震P波理论地震图的程序。该程序对源区介质结构采用谱元法进行数值离散计算,因此能处理各种复杂源区介质结构,如复杂介质间断面(包括地形起伏)及介质非均匀,这使得该程序能用于研究复杂源区介质结构对远震P波的影响。利用该程序,本文研究了几种复杂源区介质中远震P波的尾波信号激发规律。研究结果表明,浅源地下爆炸的强Rg波经源区附近的复杂介质结构散射后,可以形成远震P波的尾波信号。对于简单的高斯地形模型,尾波信号与直达P波信号之间的相对强度与爆炸源的埋深有关。然而,利用朝鲜核试验场真实地形数据的数值模拟结果则表明,尾波信号的强度与爆炸源埋深之间并不存在明显的关系,对朝鲜2009年和2013年两次核试验实际记录数据的分析结果也表明不同震中距(不同离源角)和不同方位角远震台站上的P波尾波强度并不稳定,这使得利用不同朝鲜核试验激发的远震尾波信号的相对强度来估计爆炸的相对埋深存在较大困难。