相干体技术由于其对地震信号的不连续性的有效揭示而成为三维地震资料解释的常用手段之一。但是常规的振幅相干体技术中，时间切片的分辨率比沿层相干切片的分辨率要低。这极大的制约了相干体技术的应用。本文试图通过不同尺度断裂对不同频率地震波的多尺度效应入手，探索一种既能在时间切片上有很好的分辨率，又能反映不同尺度断裂响应的地震相干属性。因此提出了瞬时频率相干属性和分频段功率谱相干属性。实验表明，瞬时频率相干属性对于小的断裂更为敏感；而分频段功率谱相干属性在时间切片的分辨率及对不同尺度断裂的响应上都具有优良的性质。这为相干体技术应用和发展提供了一个新的思路。 多分量地震资料的采集使得对不同类型地震波的极化特征的研究成为可能，本文试图通过对瑞雷波极化特征的研究来提取瑞雷波信号，从而做到对瑞雷波信号的剔除或应用。传统的特征向量法和复地震道法构造的极化滤波因子只是在时间域对不同极化类型的信号的振幅进行加权处理，很容易造成由于滤波因子的奇异性而使资料信噪比的降低。本文通过综合考虑瑞雷波的频率、相位和能量特征，提出了基于短时傅立叶变换的时频极化滤波方法。该方法在滤除特定方式极化的地震波的同时，又能保证信号在时间域和频率域不产生畸变。 用瑞雷波的频散曲线来反演表层结构可以充分利用大炮资料中的瑞雷波信息，是一种经济快速的表层调查手段，非常具有推广价值。通过提取有效瑞雷波信号及选择合适的地震道进行频散曲线反演，能够使反演的精度及瑞雷波的探测深度很大的提高，进一步满足石油勘探表层调查的要求。实验表明选择用于进行瑞雷波频散曲线的地震道必须遵循干扰少、道间能量衰减弱和相位差不能太大的原则。在不同地质条件下，可以通过信号的相干函数作为频散曲线提取的质量控制手段，选择相干性最好的地震道参与频散曲线的提取和反演。文中给出了求取信号的相位差谱和相干函数的快速算法。