基于各向异性、粘弹性以及随机性的复合型介质波场传播特征与响应特征分析是本文研究的重点。在讨论了典型的横向各向同性(VTI)、正交各向异性(ORT)、单斜各向异性(MON)介质的相、群速度Thomsen系数或刚度系数解析式的基础上,结合数值模拟分析了Thomsen系数对VTI介质、ORT介质的影响,以及裂隙参数引起的MON介质传播特性的变化。将粘滞因子引入各向异性波动方程,通过交错网格技术模拟并分析了Thmosen系数作用下的VTI介质、多观测角度条件下的裂隙型ORT、MON介质的波场传播特性;结合短时傅里叶变换与小波域瞬时特征变换对三者的地面地震记录进行分析,总结了粘滞因子、Thomsen系数、裂隙参数以及多分量与多角度观测等因素引起的时——频域特征。将随机介质理论引入MON介质的正演模拟研究中,设计了随机背景参数与随机裂隙参数两条研究主线,结合适于非平稳信号处理的高阶谱技术对结果进行分析,归纳了随机参数可能引起的波场传播特性与地震记录变化规律。在回顾了3D相干技术的基础上,重点讨论了基于特征值结构的C3算法,并根据该算法的指导思想,提出一种改进型算法。实验表明,改进算法真实有效,精度有较大提高。