多分量地震记录中可能同时包含了纵波、横波和面波。它们分别反映的地下介质的不同物理性质。波场分解的目的在于将各种波场从记录中分离开，波场分解对于天然地震和勘探地震数据处理有着重要的意义。然而，从理论上讲，普遍意义上的波场分解是不可能实现的。因为波场分解算子涉及到x，y，z三个方向，而无论是台站、测线或测网都不可能是三维分布。所以，波场分解方法都必须建立在一定的假设基础上。不同的观测系统和接收条件，适用不同的假设。　　 纵观目前出现的波场分解方法，就其思路而言，可以分为三类：①根据纵波、横波和面波的偏振特征在地震道上识别震相；②根据纵波和横波偏振方向和传播方向的关系，将波场分解为垂直于传播方向和平行于传播方向的分量中，前者为横波，后者为纵波；③利用弹性波理论，通过波动方程和边界条件直接求取纵波和横波，或利用单程波动方程将波场延拓至三维空间再进行求解。这三类波场分解思路依据原理各不相同，所以适用条件也不同。　　 本文首先对波场的偏振特征以及影响偏振的因素进行分析，然后依照上述三类思路，在总结前人的方法的基础上，分别提出三种波场分解方法：极化分析波场图像分割法、τ-p变换波场分离法和自由表面波动方程波场分离法。极化分析图像分割法依据第一种思路，引入图像分割思想，对地面接收的地震记录采用单道分割方法，对井中接收的地震记录采用相邻道分割方法，将地震记录分为互不重叠的四个区域：纵波区域、横波区域、面波区域和不可识别波场区域。τ-p变换波场分离法针对井中接收的地震数据，先将波场分为上行波和下行波，然后分别进行偏振分析，最终得到纵波分量和横波分量。自由表面波动方程波场分离法利用二维弹性波动方程和自由边界条件直接计算出横波的水平分量和纵波的竖直分量。　　 实验结果证明：极化分析波场图像分割法处理干涉现象不严重、入射角度不超过45°的条件下有效的，适用于天然地震震相识别和井间勘探地震；τ-p变换波场分离法在满足二维采样定理的情况下是有效的并适用于井间地震勘探；自由表面波动方程波场分离法在满足自由边界和已知近地表波速的情况下是有效的。理论模型实验认为该方法能应用与地面勘探和TSP，实际应用效果需要进一步研究。