多震源采集即多个震源“同时”激发,允许地震记录之间存在混叠现象。其优势在于在更短的时间内采集到更多的地震资料,可以改善对地下构造的照明质量或者缩短施工的周期节省成本。目前常规的地震资料处理流程都是针对没有混叠的地震数据,因此能否成功分离多震源地震资料意味着多震源技术的成败。本文在总结国内外多震源采集现状和发展趋势的基础上,分析了多震源数据混合采集参数,讨论了多震源高效采集数据分离方法,包括基于中值思想的分离算法、基于共炮域的分离算法、基于反演思想的算法,研究了改善多震源数据分离效果的方法,包括同步处理多震源的分离和插值问题、改善多震源数据分离效果的时间延迟编码,并将所研究的基于迭代收缩阈值算法结合curvelet变换的多震源数据分离方法应用于两种野外试验的多震源观测系统资料,取得了较好的分离效果。本文的主要贡献在于:1)提出一种针对多震源数据的同步分离与插值的算法;2)设计了一种周期变化的延迟时间编码可以明显地改善多震源数据的分离效果;3)设计了两种多震源采集的观测系统,东方地球物理公司大港物探处按照这两种观测系统进行了野外实际采集,最终的处理结果验证了观测系统和分离方法的可行性。