论文依托导师自然科学基金项目《基于组分型弹性孔隙介质的天然气水合物饱和度研究》(编号40474043),在研究导师组分型弹性孔隙介质理论的基础上,将交错网格高阶有限差分法数值模拟与组分型弹性孔隙介质模型速度分析相结合开展地震波场和属性研究。相关的研究成果可以为天然气水合物地震勘探和开发提供潜在的理论和方法依据。论文在导师的指导和继承前人成果基础上,主要研究工作如下:从岩石物理学和波动物理学两方面阐明了国内外孔隙介质理论的发展历史和现状,详细叙述了组分型弹性孔隙介质理论,并与传统的速度计算方法进行了对比分析,指出了组分方程的合理性。采用一阶弹性波动方程的交错网格高阶差分格式,用C语言编程实现了有限差分格式的数值模拟,对于孔隙介质采用等效处理的方法,实现对天然气水合物沉积层的波场数值模拟。采用三种典型的地质模型,详细考察震源在时间上和空间上的传播特性,波在弹性分界面的反射、透射、折射和存在垂直断层时波的绕射现象。在上述工作基础上,讨论用AVO研究水合物的适用范围:介质中水合物饱和度小于临界饱和度时,可以通过AVO曲线变化形态来判断水合物沉积层下伏介质是否含有游离气;而大于临界饱和度时,则难以判断。并结合AVO分析了BSR的形成原因:一是界面下伏介质存在游离气;二是下伏介质不存在游离气,但上覆介质水合物含量很高。采用CGHC模式和VGHC模式分析了振幅空白形成的原因,结果表明水合物沉积物中多层介质饱和度的变化是振幅空白的主要原因。但是由于水合物存在的特殊温、压条件而使实际地层更复杂,所以对BSR和空白带的讨论需要结合更多地质、地球化学资料进行综合判断,才能达到更高的精度。本文还详细讨论了当孔隙度或者是含水合物饱和度单一参数变化时对地震参数的影响,结果表明孔隙度对地震参数的影响远远大于含水合物饱和度对地震参数的影响。论文最后研究了NIU2组分公式的弹性参数试算与分析,并与其它方程计算出来的结果进行了对比分析。结果显示由NIU2组分公式计算出来的泊松比与实际吻合。