天然气水合物作为清洁的的未来替代能源,由于其蕴含的资源量巨大,被认为具有缓解我国油气供需矛盾,甚至改变中国能源结构的潜力。琼东南盆地深水区是我国南海北部天然气水合物勘探开发最具资源潜力的区域之一,但该地区天然气水合物稳定底界的地震标志层BSR（bottom simulating reflection）特征不明显,零星分散分布,不利于认识水合物的分布规律和成藏模式等特征。本论文利用数值模拟、地震精细解释、地震属性提取、测井解释、地化分析等手段,对天然气水合物体系进行地球物理和地化特征识别,综合分析了该地区天然气水合物的成藏条件、成藏模式及主控因素。由于研究区BSR特征不明显,本文首先利用数值模拟方法,预测不同地温梯度下的BSR位置。数值模拟结果显示,天然气水合物位于水深大于680m的地区,最大厚度约为350m。通过地震精细解释和属性提取,识别出高振幅、负极性、斜切地层的BSR,并参考BSR模拟深度排除了与天然气水合物底界无关的BSR假象,提高了地震解释的精度。另外,高电阻率、低自然伽马值、低密度等测井响应异常,以及海底甲烷含量异常、孔隙水元素浓度异常、冷泉等微地貌都指示天然气水合物存在的可能。通过对工区天然气水合物成藏条件进行分析,认为（1）天然气水合物的气源主要来自深部的热解成因气;（2）重力流水道、浊积扇及三角洲等沉积体系是天然气水合物的良好储层;（3）气烟囱、不整合面和少量沟通源储的断层是琼东南盆地的主要流体运移通道,为天然气水合物供给气源。其中,流体运移通道对天然气水合物的分布富集起到了主要控制作用,其次是储层条件。基于琼东南盆地的气源供给运聚系统与水合物体系连通的耦合配置关系,本论文建立了三种琼东南盆地天然气水合物的成藏模式,并认为可将垂向延伸较长的气烟囱带和沟通源储的断裂带作为琼东南盆地天然气水合物藏的有利目标靶区。总而言之,本论文深入研究了琼东南盆地的天然气水合物分布和成藏机理,能够为该地区天然气水合物的进一步勘探、开发提供指导。