弹性波波场分离是地震资料处理过程中的重要技术之一,该技术利用纵波和横波的偏振、速度、传播方向等物理特性差异进行波场分离,得到纯纵波、横波波场,避免成像时互相串扰。对VSP(Vertical Seismic Profile)数据而言,分离得到上行纵波、下行纵波、上行横波和下行横波。本文针对波场延拓和VSP波场,主要研究了基于波场延拓的波场分离方法和基于参数反演的波场分离方法,并用合成记录和实际资料验证其有效性。首先本文研究了波动方程有限差分正演方法和射线追踪正演方法,为后续的波场分离提供模型数据。针对基于波场延拓的波场分离方法,介绍了Helmholtz分解、等效方程法和波数域矢量波场分离,分析对比了三种分离方法的适用范围和分离结果,模型测试表明波数域矢量波场分离法较优于其它两种方法。在基于参数反演的波场分离方法研究方面,常规方法基于局部优化反演或全局优化反演,本文提出将这两种反演方法有效结合起来,达到兼顾反演精度和效率的目的;本文同时将针对直井的反演方法推广适用于斜井。将本文的参数反演法应用于模型资料、实际陆上与海上VSP资料处理中,均得到较好的分离结果。