本发明公开了一种地震地层厚度变化分析方法，该方法利用基于经验模式分解的高分辨率瞬时频率来分析地层厚度变化。首先对地震信号进行经验模式分解过程，得到多级内蕴模式函数；然后计算内蕴模式函数的瞬时频率，根据该瞬时频率的变化分析地层厚度变化。本发明在经验模式分解过程中采用三次B样条作为插值函数，采用基于连续小波变换的带有阻尼因子的瞬时频率计算方法计算瞬时频率，使得得到的内蕴模式函数和瞬时频率剖面的横向连续性好，假象少，符合实际，且抗噪性能好。本发明有助于提高地震地层厚度变化分析的有效性和可靠性，适用于大规模的实际地震资料处理与解释，为储层预测提供有力的依据，提高油气田勘探开发的精度。