云南东部和贵州西部（滇东—黔西）地区上二叠统龙潭组煤系底部，赋存着累计厚度达数米、以高自然伽马（GR）异常为特征的Nb-Zr-REY-Ga型关键金属矿层（简称矿层）。利用地震工作手段及传统波阻抗反演，可有效地区分砂岩和泥岩，但受限于波阻抗差异微小却无法识别矿层。为了构建对该矿层的精细地球物理勘探技术，论文基于测井和地震数据，以该矿层中镓（Ga）元素为例（临界工业品位50μg/g时自然伽马值> 2.0 API）,利用信息统计加权方法和矿层自然伽马数据重构了纵波速度曲线，使计算后得到的波阻抗曲线矿层信号增强了约120%,并将矿层约束在大于16 000 g/cm³·m/s的重构后波阻抗数值范围内，解决了利用波阻抗曲线识别关键金属矿层的技术难题。在利用重构波阻抗数据反演的地震剖面上，矿层边界清晰、横向可追索性好。经钻井验证，地震反演预测的矿层厚度误差介于-18.1%～16.7%之间。说明利用重构后波阻抗数据进行地震反演可以有效识别和追踪矿层，达到了对矿层精细探测的目的。该技术方法对有测井异常的煤系关键金属矿层精细勘探具有较好的应用价值和前景。