2013年4月20日,在四川省芦山县发生了一个Ms7.0级的地震(以下简称为芦山地震),造成了大量人员伤亡及财产损失。芦山地震发生在龙门山断裂带南段,其震中距离2008年汶川地震大约80km。地震发生之后,引起了地震学家的高度关注和广泛研究,主要包括主震及余震定位、震源机制解、震源区精细结构、断层几何结构、破裂历史等。这些研究发现,芦山地震主震大约发生在深度13km处,余震也基本分布在深部,地表没有明显的破裂。芦山地震断层的几何形态为“Y”型共轭断层,芦山地震主震为逆冲型地震,发生于共轭断层右支的盲逆断层上。芦山地震余震区浅部呈现低速、高波速比及小滑移量的特征,可能揭示了裂缝的发育,而裂缝发育意味着各向异性的存在。为了进一步确定芦山地震余震区的各向异性结构,本文采用多种方法进行了较为系统的各向异性综合研究,主要包括以下三个方面:(1)在芦山地震发生一周以后,我们在余震区布置了 29个临时地震台站,记录到了约4200个地震事件。我们选取了震级较大且S波到时清晰的1000个地震事件,进行了横波分裂分析。为了获得可靠的横波分裂测量值,我们分别使用了互相关法和特征值法进行了横波分裂分析,并且对于每种方法得到的横波分裂结果,应用了两种不同的准则去除“无效”的横波分裂测量值。结果表明,在去除“无效”横波分裂测量值后,两种方法获得的“高质量”横波分裂结果非常一致,快波极化方向总体呈与余震区断层走向一致。但通过分析各个台站统计的快波极化方向发现,仍有一些偏离断层走向、与区域主应力方向较为平行的快波方向,因此我们认为芦山地震余震区的上地壳各向异性不是单一的机制,而是由断层结构和区域主应力共同控制。慢波时间延迟大约在0.05-0.15s之间,但并不随着地震深度的增加而增大,由于该地区余震基本分布在深度8-10km以下,我们推测该地区强各向异性主要分布在深度8-10km以上,是造成这种现象的可能性之。(2)由于横波分裂测量的慢波时间延迟是沿射线路径累积的各向异性效应,并不能给出各向异性的空间分布。为了进一步刻画各向异性强度的空间分布,我们利用测量到的慢波时间延迟,进行了三维横波分裂各向异性成像,得到了各向异性强度的三维分布。结果表明,强各向异性分布在深度8-10km以上,验证了横波分裂分析中的推测。从横切断层的剖面和水平剖面可以看出,左右两个强各向异性区分别对应于共轭断层两支,且共轭断层左支对应的各向异性强度大于右支。这说明了芦山地震余震区各向异性受断层结构所影响。但由于该方法不考虑快波方向,因此快波方向的空间分布有待研究。(3)走时各向异性成像是可以同时刻画各向异性强度及方向的空间分布的一种方法,但大多数走时各向异性成像只使用了P波走时。本文参考前人的研究,在已有的P波走时各向异性成像基础上,实现了联合体波P和S走时各向异性成像。我们构建了棋盘模型来进行理论测试,结果显示,考虑各向异性能够更好的恢复各向同性速度。联合体波走时对于各向异性强度及方向的恢复都优于单独P波走时各向异性成像。我们将这种方法应用于芦山地震余震区,获得了三维各向异性强度及方向的空间分布。其中,各向异性强度的空间分布与横波分裂成像得到的较为一致,且由于射线路径的密集分布而具有更高的分辨率。强各向异性基本分布在上地壳浅部(8-10km以上),并且可以更为清晰的看出两个强各向异性带与共轭断层的分别对应。从沿断层剖面可以看出,两种方法得到的各向异性强弱在沿断层走向方向的分布有所不同,通过走时各向异性成像获得的强度分布更为集中,而横波分裂各向异性成像则较为发散。快波极化方向的分布显示,强各向异性区的快波极化方向较为一致,近似平行于断层走向,而在弱各向异性区则分布较为杂乱,存在与区域主应力方向平行的快波方向。这和横波分裂分析得到的结果相吻合,进一步说明了芦山地震余震区各向异性为同时受断层结构控制和应力主导的机制。综合本文的速度各向异性成像结果,并与芦山地震的破裂分布对比发现,较大破裂分布在高速低各向异性异常区域,揭示结构对较大地震破裂分布存在一定的控制关系。本文首次利用横波分裂各向异性成像和体波走时各向异性成像对芦山地震余震区进行了三维各向异性成像研究,发现两种不同成像算法得到了较为一致的结果,表明这两种方法可以可靠地确定地壳三维各向异性分布。