海底多金属硫化物矿床富含Cu、Zn、Au、Ag等多种金属元素,是未来一种重要的海底金属资源。自然电位探测方法能够实现在大面积范围内快速圈定硫化物矿床的位置分布,且对埋藏在沉积物下方的海底块状多金属硫化物有独特的效果。由于海底自然电位异常来源的多种可能性和复杂情况,以及好的异常数据的获得对电极特性和观测系统的布置要求较高,以往对海底自然电位异常数据的处理和解释并不好。本文主要对自然电位异常数据进行模型正演模拟和反演研究,为更加精确的探测海底热液区硫化物矿的深度位置和边界范围提供帮助。本文主要从以下几个方面展开研究:首先,通过建立海底不同埋深、不同电导率分布的硫化物矿等效板状体模型和等效电偶极子源模型,有限差分正演模拟得到自然电位的分布,分析自然电位异常的响应规律;其次,对海底自然电位模拟响应进行电流源概率密度成像以及等效电偶极源电流密度的反演,探测海底硫化物矿横向和纵向上的大致位置分布及边界范围,通过在已知海底空间氧化还原电位梯度和矿体大致边界等信息的情况下对自然电位模拟响应进行电导率的反演,得到更多的关于矿体中含有的金属元素种类的信息,为更加精细的硫化物勘探和资源评价提供帮助;再次,讨论聚焦反演中的正则化因子、聚焦因子、深度加权矩阵等参数约束取值,合适的参数取值能使反演得到的模型在深度位置、边界范围及电性特征分布上更加接近海底硫化物矿的真实分布状况。最后,利用概率密度成像和聚焦反演两种方法处理西南印度洋玉皇热液区被钙质沉积物覆盖的多金属硫化物矿床自然电位数据,初步验证了两种方法的可靠性。