谱分析是地震资料处理的基础，由于地震信号是复杂的非平稳信号，合适的时频分析方法是确保地震资料时频谱分析质量的关键。 该文从地震资料处理的应用需要出发，在比较全面地研究了几种基本的时频分析方法的基础上，详细论述了S变换的思想来源，基本原理和运算实现。 为了提高S变换对不同类型非平稳信号的分析能力，通过两个调节参数改造S变换的可变高斯窗函数，从而调节时窗函数随频率变化的规律，得到了时频分辨率可调的广义S变换，提高了S变换在信号处理中的实用性和灵活性。利用广义S变换具有的类似多分辨率特性和高质量的时频分布，在时频域中设计了两种时频滤波器，用于实现非平稳信号中特定信号分量的提取和含噪声信号的滤波，达到了突出有效信号和压制噪声的效果； 模型仿真表明，广义S变换能够比较准确地刻画地震信号局部特性。该文以广义S变换作为地震信号时频谱分析的主要方法，在实际地震资料的瞬时谱分解、检测与油气藏储集有关的低频阴影现象、薄层的高分辨层序分析等几个方面作了全面的探索；展示了它在确定感兴趣的地层的位置和性质，油气藏的直接显示、提高地震资料的分辨率、精细刻画地下的地质构造、噪声压制以及改善地层结构的可视化方面的可行性和应用价值，为地震资料的解释提供重要的依据。