天然气水合物是未来极具潜力的替代能源,常与沉积物伴生存在,沉积物的性质会直接影响水合物的成藏及开采方法的选择。其商业化开采的困难在于仍未明确水合物在沉积物中的生长与分解特性,特别是细颗粒沉积物。本文以300目和3000目的细颗粒沉积物（硅砂和高岭土）为研究对象,通过显微观测法和介观观测法针对沉积物组成和粒径、水合物生长与分解循环和盐溶液对水合物生长与分解的影响进行了研究。利用与天然气水合物结构相似的环戊烷水合物作为替代物,采用显微观测法在微观的条件下观测细颗粒沉积物中水合物生长与分解过程。结果表明,环戊烷水合物晶体呈现交错粘连的不规则片状、立体多边形、柱状、丘状和沟壑状,Na Cl的存在会使晶体变粗糙。环戊烷水合物首先出现在油-水-固三相界面,环戊烷从水合物与管壁缝隙向水相传递使水合物向水相生长,初始生长方式为悬浮状和覆盖状随机出现,最终转向胶结状,硅砂中水合物在表面和颗粒孔隙随机成核,高岭土中则易在表面成核。小粒径的硅砂/高岭土颗粒运移比大粒径硅砂/高岭土更为显著,说明水合物生长与分解对小粒径沉积物的影响更大,且分解后可附着更多环戊烷液滴于水相中。添加沉积物可加快水合物的生长,其生长速率由大到小为:3000目硅砂>300目硅砂>3000目高岭土>300目高岭土。以90%CH₄-10%C₃H₈作为模拟天然气,采用介观观测法研究细颗粒沉积物中天然气水合物的生长与分解过程。天然气水合物首先出现在气-液-固三相界面,水由沉积层向水合物迁移,生成白色冰状的水合物,在气相区为块状,沉积层孔隙内有弥散型、结节型和裂缝填充型。大粒径硅砂中,水合物更多地以弥散型和结节型出现在沉积层孔隙中;小粒径的硅砂/高岭土中则较多地以块状出现在气相区,且颗粒运移显著。水合物分解速率由大到小为:300目高岭土>300目硅砂>3000目高岭土>3000目硅砂。多次循环后,水合物呈现颗粒堆积状生长和颗粒消融式分解,小粒径沉积物更易出现裂缝填充型水合物。最后在实验基础上,建立了细颗粒沉积物中天然气水合物分解的动力学方程,结果显示,沉积物-纯水体系中,天然气水合物分解活化能为83.48～102.25 k J/mol;沉积物-盐水体系中,天然气水合物分解活化能为79.71～94.84k J/mol。天然气水合物在纯水中的分解活化能大于盐水中的分解活化能;在硅砂中的分解活化能大于高岭土中的分解活化能;在大粒径沉积物中的分解活化能大于在小粒径沉积物中的分解活化能。