本發(fā)明涉及一種海上拖纜寬頻寬方位地震勘探方法，包括以下步驟：基于前期海上地震勘探目標靶區(qū)的地質層位及巖石速度和密度數(shù)據(jù)，建立適合目標靶區(qū)地層結構的三維地震地質模型；對寬方位觀測系統(tǒng)的類型和拖纜橫縱比進行優(yōu)化設計，得到適合目標靶區(qū)的寬方位觀測系統(tǒng)類型和拖纜橫縱比；進行立體曲面拖纜參數(shù)優(yōu)化設計，得到優(yōu)選的立體曲面纜形和拖纜參數(shù)；進行多點位變深度隨機延時激發(fā)參數(shù)的優(yōu)化設計，得到不同激發(fā)點激發(fā)時對應各同步源激發(fā)延遲時間序列分布；在目標靶區(qū)進行多點位變深度隨機延時激發(fā)立體曲面纜接收的實際海上拖纜寬頻寬方位地震采集，獲得一系列多點位變深度隨機延時激發(fā)的實際采集混合源炮集記錄。