地震波速各向异性是研究地球内部结构、动力学活动、应力状态的一个重要手段,横波分裂则可以计算出各向异性的数值特征,包括快轴方向和慢波延迟时间。利用不同震相可以研究地球不同圈层的横波分裂特征。例如直达S波可以用来研究地壳各向异性,这可以反映地壳的结构和应力状态。SKS和SKKS震相则可以用来研究上地幔各向异,这在某种程度上可以反映上地幔的结构和板块运动等动力学特征。利用SKS和SKKS震相横波分裂参数的对比可以推测核幔边界的各向异性,这为研究地幔底部结构、成分、动力学过程以及与内核的相互作用提供重要依据。本文则是利用上述震相的横波分裂来研究地壳（阿拉斯加）的各向异性,上地幔（美国大陆）各向异性以及核幔边界（北美大陆及东北太平洋）各向异性。核幔边界各向异性是本论文的重点内容,我们创新性地提出了横波分裂群组分析法,观测到了核幔边界小尺度变化并且随机分布的各向异性,并认为其形成原因是化学成分变化导致的部分熔融。在地壳各向异的研究中,我们利用阿拉斯加地震台站记录的直达S波计算横波分裂参数,与SKS（SKKS）震相不同的是,不同深度的直达S波反映的是不同深度的各向异性,因此在分析延迟时间时我们对其归一化到每千米路径的数值。我们得到了 27751个直达S波的分裂参数,它们大都集中在阿拉斯加俯冲带,据此分析快轴方向以及归一化延迟时间在空间上的分布变化情况,并筛选出了几个快轴方向分布较为一致的台站,这反映了台站附近应力分布的平均方向,而归一化延迟时间则可以在某种程度上反映地壳应力的强度。然后我们对几个特定区域归一化延迟时间随时间变化的情况进行分析,发现在三个较大地震前后有明显的规律性变化。上地幔各向异性是以地球透镜（EarthScope）台站地震数据为基础,通过计算建立了SKS和SKKS震相横波分裂的数据库,包括12160个（10056个SKS,2104个SKKS）有分裂数据,35836个（29288个SKS,6548个SKKS）不分裂数据。然后用数据库来分析上地幔各向异性在美国大陆的分布规律,并筛选出一部分符合单层各向异性模型的台站,为之后的上地幔各向异性校正建立基础。在核幔边界各向异性的研究中,我们采用两种方法对北美大陆和东北太平洋下方核幔边界各向异性进行约束:1)对同一个地震台站记录的一个共同地震事件的SKS和SKKS震相横波分裂参数进行对比,我们称之为联合分析法,得到158个SKS-SKKS震相对有分裂参数差异,791个SKS-SKKS震相对无分裂参数差异。然后我们分析这些结果的空间分布规律,观测到了很小尺度的核幔边界各向异性不均匀性。2)对同一台站记录的若干个相邻事件的SKS（或SKKS）震相横波分裂参数进行群组分析,这是我们新提出的方法,我们称之为群组分析法,我们观测到109个具有一致分裂参数的核幔边界2°x2°网格,以及164个有分裂参数突变的网格,而这些有分裂参数突变的地震事件在核幔边界上的间距大都分布在30-100 km小尺度范围内。这两种分析方法的地震数据表明,在研究区域下方的D”层存在广泛的各向异性小尺度变化,横向尺度可小至数十千米,而且分布随机,与大尺度地震结构无关。对于符合单层上地幔各向异性的台站,可以得到上地幔各向异性,据此我们对上述两种方法得到的部分结果进行上地幔校正,从而计算出部分地区核幔边界各向异性的横波分裂参数。群组分析法所得到的结果具有强烈的不均匀性,往往在横向数十千米的小尺度出现各向异性的变化,为了证实群组分析法对于这种小尺度各向异性探测能力的合理性,我们建立了特定的核幔边界各向异性模型,计算出所产生的SKS震相理论波形,并与实际观测的数据进行对比,得到了较为一致的拟合,这些横波分裂理论模拟证实了群组分析法对核幔边界小尺度各向异性探测能力的合理性。我们认为以上两种方法得到的小尺度各向异性产生的原因可能是核幔边界广泛存在的小尺度部分熔融体形成的形状优选方向,这可能是由地球历史早期产生的化学成分变化所导致,类似的化学成分起源论还被用来解释核幔边界的“非洲异常”。