信号高阶谱分析是现代信号处理中重要方法之一，本文针对地震资料处理中地震子波的估计和断层识别两个问题，利用信号高阶谱中所包含的有用信息对地震子波的估计和断层识别进行了一些理论和实际应用方面的研究。 在地震子波估计方面，利用信号的高阶谱中既含有振幅信息，也含有相位信息这一特点，在对地震子波无相位假设的前提下，可直接从地震记录的高阶谱中恢复地震子波的振幅谱和相位谱，进而重构地震子波。不同相位地震子波的理论模型和野外实际地震资料的处理结果表明，该方法对于提高地震资料的分辨率具有可行性和应用潜力。 在断层识别方面，根据地震剖面中小断层的主要标志为反射波同相轴存在时差，以此为特征，利用高阶谱的四阶统计量函数来计算地震记录中相邻两道的延迟时间函数，由此实现时间延迟剖面，该剖面展示了断层存在位置，由时间延迟剖面进一步可获得断距曲线图，可对断层进行定量解释。理论模型和实际资料的处理结果表明，该方法具有较强的抗噪能力，对断层检测识别具有一定的可行性。