地震和火山活动是地球物质能量循环的重要环节,也是人类所需面对的主要自然灾害,对这两大地球基本过程的研究具有重要的科学和灾害预警意义。本论文应用地震学成像方法(天然地震速度和衰减层析成像,人工地震偏移成像)研究对比了马尼拉俯冲带、卡斯卡迪亚俯冲带、日本北海道地区俯冲带、太平洋板块深俯冲系统以及美国新马德里板内地震带等地震火山活跃区域。主要取得了以下的主要研究成果和发现：1)整合马尼拉俯冲带地区的21条多道地震剖面和6条OBS剖面的观测结果,揭示了马尼拉海沟北段输入板块在地壳属性、基底埋深、沉积物厚度等方面的差异。对比发现,输入板块的性质差异和该地区的地震活动性差异存在空间关联,这一结果有助于对该俯冲带孕震能力的评估;2)获取了美国西海岸卡斯卡迪亚俯冲带地区的三维速度结构。结果表明,该俯冲带板块交界处的速度结构以及断层行为均存在分段分布特征。输入板块年龄的分段特征使得发生在俯冲系统中的板块脱水、蛇纹石化过程存在差异,进而引起了板块边界处含水程度的差异,导致板块交界断层处摩擦性质的变化,最终导致了断层行为(ETS,以及地震)的分段特征；3)获取了日本北海道地区的三维P波和S波速度结构以及P波和S波的衰减结构。结果清晰地表明,和岛弧火山相关的高温地幔上升流表现为低波速、高衰减特征,俯冲的太平洋板块表现为高波速、低衰减特征。在北海道地区的火山弧缺口下,地幔楔的深度和结构明显变化,揭示出该地区岩浆活动明显低于两侧的原因；4)获取了美国中部新马德里板内地震带深部的三维速度结构,结果显示,在新马德里地震带下岩石圈地幔150-250 km深度处存在明显的低速异常体。该异常体代表了岩石圈地幔中的薄弱带,使得该地震带区别于其周围的板内区域。这一结果为解释板内地震成因提供了新的视角；5)获取了东北亚地区的太平洋板块深俯冲系统的三维速度结构,结果清晰地表明,长白山板内火山下的高温低波速异常发源于太平洋滞留板块之上的大地幔楔内,长白山火山的起源与滞留板块的脱水及大地幔楔内的热上升流密切相关。