天然气水合物是由水和甲烷气体分子在低温、高压条件下形成的一种结晶状固体物质,其外貌像冰,点火可以燃烧,俗称―可燃冰‖。国外对于天然气水合物的研究起步较早,取得了很多成果。而国内起步较晚,多是在借鉴国外研究经验的基础上,进行对水合物的地质控制作用、成藏模式、物性特征等研究,也取得了初步的成果。但针对陆域冻土区天然气水合物的勘探方法还处于摸索阶段,尤其地球物理探测工作缺乏。本文在地质构造理论的指导下,通过祁连山木里盆地研究区的冻土带厚度研究、测井资料分析及反射地震资料处理分析等,确立了分析陆域冻土区天然气水合物的形成条件,物性特征及其地震响应特征等地球物理方法。结合研究区地质构造特征、断裂发育体系及天然气水合物的储藏类型(本区是裂隙型为主,孔隙型为辅),对反射地震资料的属性分析、道积分反演以及AVO预测等特殊处理分析,得出了以下几点成果和认识:(1)研究区内断裂发育,裂隙、裂缝发育,可以为天然气水合物的形成提供运移通道及贮存空间等。(2)通过长期测温资料和高精度电磁频谱资料分析对比认为,研究区的冻土层在80m-130m之间,有利于形成天然气水合物稳定带,并具备天然气水合物形成的温压条件,即温度在0℃以下,压力在2Mp-6Mp之间。(3)根据对已知井的测井资料常规物性分析和反射地震资料属性分析、特殊处理等,得出含天然气水合物的层段的物性特征为:低密度、高电阻率、中低速度(相对围岩)、自然伽马值相对有所降低等。地震响应特征为:中、低频率,中、弱振幅且杂乱无章,能量偏低等。(4)对于在祁连山高原地区进行反射地震采集和处理的方面,采用小道距,小炮距,高覆盖系统,对资料成像效果具有优势;在静校正方面,准确的初至拾取,优化静校正量,特殊的剩余静校正处理方法,对提高资料质量很有帮助。(5)通过AVO反演和AVO预测及频率分析,有效检测烃类异常,圈定出了研究区天然气水合物异常范围;结合构造的控制作用,为钻探部署提供了有利的证据。综合说明,反射地震勘探是一种探测天然气水合物的有效方法。