随着我国社会工业发展需求的日趋增大和陆相油气勘探难度的日渐增加,海相油气资源勘探逐渐成为中国油气资源战略的新领域。南黄海海相中、古生界地层分布较为稳定,部分地层受后期构造变动影响相对较弱,其中,北部坳陷中生界地层残留厚度大,中部隆起和勿南沙隆起古生界地层残留厚度大,都是较好的含油气远景区。但是,南黄海海相残留盆地经历了复杂的构造演化,中部隆起和南部隆起浅部地区的浅层,高速地层直接覆盖在低速地层之上,导致速度倒转现象,由于南黄海水深浅、浅部高速层屏蔽作用以及深部碳酸盐岩地层之间物性差异小等地震地质条件,使得地震资料中难以辨认出深部弱反射目标地层,深部目标地层成像困难,无法满足南黄海油气勘探的要求。因此,对南黄海深部构造广角地震勘探方法的研究具有十分重要的意义。针对南黄海复杂地震地质条件,以理论研究和数值模拟为基础,研究了南黄海高速屏蔽层对地震波传播的影响；根据前人研究成果,构建了南黄海地震速度-深度模型,通过地震波正演模拟技术,研究了深部海相弱反射层的广角地震波场特征；在此基础上,对比分析了多道地震采集试验资料,研究了广角地震勘探采集参数的优化。鉴于常规地震勘探方法对勘探深度的限制,以南黄海海底地震仪调查数据为基础,研究了海底地震仪数据成像和解释方法。通过以上研究,取得了以下成果和创新。(1)在高速层屏蔽作用理论研究和数值模拟的基础上,从能量屏蔽、吸收衰减和散射效应三个方面,讨论了南黄海复杂地震地质条件对海上地震勘探资料品质的影响。以南黄海地震勘探解释剖面为基础,根据前人对研究区岩石地球物理特征的研究成果,构建了符合南黄海地震地质条件的地震速度-深度模型,开展了针对深部弱反射层广角地震勘探的地震正演模拟,分析了南黄海海相沉积地层的广角反射波特征,提出了采用广角地震勘探作为一种非常规地震勘探方法的有效技术对南黄海海相残留盆地这类成像困难区有很好的适用性。(2)在南黄海广角地震勘探波场特征研究的基础上,分析了“多层气枪阵列+长排列,地震采集试验资料,从频谱特征、单炮记录和叠加剖面三个方面,对比了不同气枪阵列组合方式和长排列拖缆采集对深部地层反射信息的影响,得出了南黄海多道广角地震勘探采集参数优化方案。多层气枪阵列激发效果明显优于常规平面气枪阵列,有利于压制陷波效应、提高低频地震波能量,拓展低频,拓宽有效频带；长排列拖缆能够更好地接收远偏移距处能量增强的广角反射波,提高深部构造成像质量。(3)基于海底地震仪成像方法的研究,以南黄海海底地震仪调查数据为基础,开展海底地震仪多尺度层析成像处理和解释方法研究,提出了包括互相关叠加、初至拾取筛选和联合解释等适用于南黄海海底地震仪数据的处理解释方法,实现了对研究区深部速度构造的反演成像,反演结果较为可靠；首次将南黄海多道地震剖面和海底地震仪速度成像剖面叠合,取得了很好的联合解释效果,通过联合解释,两套数据互相补充,对研究区深部地质构造特征进行了较为清晰的描述,提高了南黄海深部构造成像的精度。