地震学理论的研究对象为地球介质,真实的地球介质其物理性质是非常复杂的。随着地震学理论的不断完善与发展,对地球介质的研究也经历了一个从均匀到非均匀、从完全弹性到非完全弹性、从单相态到多相态、从各向同性到各向异性这样逐步向真实地球介质波动理论逼近的过程。地震学家通过理论研究和实验测量已经证实了地球介质的各向异性是普遍存在的。因此,地下介质的各向异性性质越来越为人们所重视,研究各向异性介质中的弹性波传播理论和数值模拟方法对油气勘探以及地球内部结构的研究具有非常重要的理论意义和实际价值。同时在对地震资料做逆时偏移处理时,利用弹性波方程进行波场外推,在外推的过程中进行纵、横波分离,对于分离的纵、横波单独成像,从而获得纵、横波独立的成像剖面。由于纵、横波速度上是有差异的,这样利用具有不同速度结构的成像剖面相互结合就可以更加真实准确的反映地下介质的分布。在各向异性介质中,其纵波、横波是耦合在一起传播的,利用常规的对地震波求取散度和旋度的方法无法实现横波与纵波的完全分离,因此需要对各向异性介质中地震波场的分离进行研究。本文利用交错网格高阶有限差分方法对VTI (Vertical Transverse Isotropy)介质进行正演模拟,研究了Thomsen参数的约束条件及Thomsen参数对介质中各种类型的地震波传播特征的影响。针对VTI介质中纵横波是不解耦的,研究了其拟纵波和拟横波的分离方法。并对VTI介质波场分离算子的特征进行了研究,得出波场分离算子本质上是由介质的弹性系数所决定的。最后通过研究不同的模型,证明了该波场分离方法的正确性和可行性。