随着找矿工作向寻找盲矿与深部隐伏矿方向发展,传统金属矿勘查技术已不能完全满足深部资源勘查要求。在一定条件下,地震勘探方法能凭借其探测深度大、分辨率高等特点,突破传统非地震勘探方法的瓶颈,发挥其潜力与优势。基于金属矿地震勘探的复杂性,目前金属矿地震勘探研究尚属初步探索阶段,通过对金属矿地震数值模拟研究,可以提高我们对金属矿介质中地震波传播规律的认识,指导观测系统设计,验证地震地质解释准确性等。本文在分析研究地震波基本理论的基础上,由一阶速度-应力弹性波方程和声波方程出发,采用高阶交错网格技术对时间与空间导数进行差分近似,推导并建立了方程的差分格式,通过控制差分方程稳定性条件,并在边界加载PML吸收边界条件,实现了对简单不均匀体、透镜体、倾斜体、组合体以及火山口矿体等模型的正演计算。经数值模拟得到了相应介质模型的地震波场记录、声波场记录以及自激自收地震剖面,并对其波场特征进行分析。通过数值模拟与效果分析可以看出,采用时间二阶空间十阶差分格式,控制稳定性条件,加载PML吸收边界条件,可达到较高的计算精度,能较好的模拟地震波在金属矿介质中的传播。对模拟的地震波场特征分析发现,地震波在几何特征复杂的金属矿体中,容易产生散射、绕射、波的转换等,各种波相互干涉叠加,地震波场复杂。