地震波正演模拟是在地下介质结构和物质各种特性明确情况下,研究地震波在地下介质中传播的规律,是进行地震数据采集、处理、解释三大环节的分析基础,从而达到验证数据采集设计的合理性、数据处理以及数据解释可靠性等目的,为地震反演提供可靠的地震参数资料。目前研究的地下各向异性介质主要是横向各向同性(TI)介质,但是针对多分量的地震数据的分析结果表明,在实际地下介质复杂的结构中存在有近似正交各向异性(OA)性质的介质,且使用OA介质能更真实反映实际地层地质特征,分析正交各向异性介质的地震波响应是解决这种复杂的地球物理问题有效方法之一。因此,研究地下正交各向异性介质中地震波传播的速度和波场特征,是地震勘探的发展趋势,也是目前处理高难度地质勘探的需要。本文基于各向异性基本理论,利用Christoffel方程推导出的OA介质三维相速度公式和基于Berryman原理、Crampin理论推导出的OA介质三维群速度表达式,得到了 P波、SV波和SH波3种体波的群、相速度曲线图,并通过建立OA介质模型,分析了不同弹性参数变化下不同波形的地震波群、相速度变化特征;在地震波数值模拟方面,应用了交错网格高阶有限差分算法,并对差分格式、边界条件和稳定性条件等进行讨论,后选取完全匹配层吸收边界条件,利用时间二阶—空间四阶的高阶交错网格有限差分法求解OA介质的一阶速度—应力弹性波方程,实现了不同介质中的地震波数值模拟。首先设计均匀各向同性介质模型进行正演模拟试算,模拟的结果论证了高阶交错网格有限差分法的稳定性与有效性。然后分别设计了均匀OA介质模型、各向同性介质和OA介质组成的两层模型进行正演模拟试算,得出在两个模型中,随着不同各向异性参数改变后的地震波波场特征。研究成果将为分析正交各向异性介质的弹性参数与地震波响应之间的关联提供理论依据,为地震数据采集和处理提供基础,并进一步推进地震波各向异性技术的发展。