碳酸盐岩在油气地质领域扮演着极为重要的角色，既是烃源岩，又可做为储集岩。其中的孔隙和洞穴是存储油气的良好空间，而裂缝的发育能使其成为统一的系统。特别是裂缝-溶洞组合类型因连通性好、储集空间巨大而最具勘探价值。同时由于缝洞发育及充填的极度的非均质性及各向异性特征，使得相应的地震波场复杂多变，资料的处理及缝洞储层的识别与预测都十分困难。 本文以岩石物理的理论为基础，分析了多孔介质中孔隙度、孔隙流体的性质、孔隙流体饱和度、温度等因素对岩石声学性质的影响，进而对缝洞的形成、类型、相应储层的地震波场特征进行了理论分析，并对现有的地震检测技术做了归纳整理。在此基础上开展了一系列的地震物理模拟研究，设计了包括孔洞、缝洞、高陡构造、缝洞断阶等类型的模型，和基于塔河油田碳酸盐岩储层的三维模型。 实验研究结果表明：高陡构造(山峰、断阶及潜山起伏面等)引起的绕射波能量最强，孔洞引起的绕射波能量最弱，裂缝引起的绕射波能量介于上述两者之间；在叠前剖面上可见到孔洞的绕射波，其能量大小与孔洞埋深、偏移距、充填性质等因素有关，其中充气时能量最强，充水时能量较弱；裂缝发育带的存在可导致地震波的散射现象，地震异常与裂缝发育程度关系明显。模型数据的属性分析表明，对裂缝最敏感的是能量半衰时斜率，其次为平均反射强度、均方根振幅、平均能量；对溶洞敏感的依次为平均反射强度、均方根振幅、平均能量；频率属性对缝洞也有一定的显示，但由于影响因素多，随机性较强。 针对溶洞储层的地震响应特征开发的频率差异分析技术可以从溶洞的地震反射波中提取不同频率成分反射波的振幅，并辅以反演速度，得到溶洞的振幅-频率异常和速度-频率异常，可用以圈定溶洞位置，定性或半定量估算溶洞高度。该技术在塔河油田的预测结果与钻井验证基本吻合。