天然气水合物是在高压、低温环境下由水、天然气分子组成的一种冰状固体物质，主要赋存于世界海洋的大陆边缘和陆地冻土带地区，其中海洋天然气水合物储层主要为未固结成岩的松散沉积地层，具有高声波速度、高波阻抗、高电阻率、高致密度等地球物理异常特征，其稳定带底界为与海底近平行的物理界面，在声波地震反射剖面中称为似海底反射界面（bottom simulating refection; BSR，为与海底近平行、与海底反射反相位、高波阻抗、强振幅、高速度异常的一个界面），BSR之上由于水合物分布形成反射空白带（blanking，地层中水合物黏结造成物理性质趋于一致而导致地震反射强度减弱形成的模糊条带）等。

20世纪70年代，利用地震反射技术发现了天然气水合物存在的识别标志BSR；到了90年代，随着高分辨率地震勘探的广泛应用，地层地震属性如AVO、VAMP等被用于精细刻画天然气水合物储层特征。进入21世纪，随钻地球物理测井、随钻测量广泛应用于水合物钻探过程精确预测水合物赋存层位，可控源海底电磁法用于探测水合物空间分布范围。

地球物理勘探是发现、评价海洋天然气水合物资源的主要方法，具有快捷、高效、用途广泛等特点。天然气水合物地球物理勘探主要针对水合物赋存地层存在的地球物理异常特征，根据所测量物理参数及其反演的岩石地层属性不同，可分为海洋地震、海洋重力、海洋磁力、海底热流、海洋大地电磁、地球物理测井等勘探方法。其中海洋地震测量方法是最主要的地球物理勘探方法。