（1）似海底反射层（BSR）

    海洋沉积物中存在天然气水合物的最直接证据是具有异常地震反射层，其位于海底之下几百米处与海底地形近于平行，人们通常称这种异常地震反射层为似海底反射层（BSR，以前也有人译为海底模拟反射层）。自从60年代在地震剖面中观察到BSR以来，众多学者公认BSR与海洋沉积物中气水合物的存在有关。现在已证实BSR代表海底沉积物中天然气水合物稳定带基底。

    随着多道反射地震技术的普遍采用，BSR现象在地震剖面上更为明显。在地震剖面中，BSR一般呈现出高振幅、负极性、平行于海底和与活动沉积构造相交的特征，极易识别。BSR随水深的增加而增加，随地热梯度的变化而变化。

    BSR曾被解释为自生含铁碳酸盐矿物薄层的反射（Hollister等1972年在布莱克海岭钻井中钻遇过这种薄层）、厚的高速层（Dillon等，1980）。BSR与天然气水合物层之间有关的证据首先是在布莱克海岭进行的深海钻探计划（DSDP）航测线 II 上发现的，BSR上部沉积物中释放出大量的甲烷。人们起初认为BSR现象与气水合物层和下部游离气层间的界面有关，但后来研究认为BSR的产生与游离气体层有关。BSR不是由简单的某一界面引起，而是由整个游离气体层造成。BSR的幅度与水合物层下的游离气体的厚度相关，随气体厚度的增大而增强。

    由于在冰胶结永冻层地震波传播速度与水合物层相当，因而BSR技术不能用于对永久冻土区的气水合物进行勘探。

   （2）钻孔取心资料

    随着钻探技术和海洋深水取样技术的提高，给人们提供了直接对自然界中天然形成的气水合物进行研究的机会。同时，钻孔取心资料也是证明地下气水合物存在的最直观和最直接的方法之一。目前已经在墨西哥湾、布莱克海岭等地取到了天然存在的含气水合物岩心。用于研究的气水合物样品通常取自钻杆岩心或用活塞式取样器、恒压取样器采集的海底样品。在分析测试时，一般取一定量的样品（100～200g）放入无污染的密封金属罐中，再在罐中注入足够的水，并保留一定的空间（100cm3）存放罐顶气。通过对罐顶气、样品经机械混和后释出的气及样品经酸抽提后释出气的甲烷至正丁烷的组分进行气相色谱分析，以及对罐顶气进行甲烷δ13C和δD分析，不但可以推测气水合物的类型，而且还可以确定形成气水合物的气体成因。

   （3）测井方法

    测井方法是在天然气水合物勘探中继地震反射法和钻孔取心法之后又一有效手段。Timothy S. Collett在阿拉斯加普拉德霍湾和库帕勒克河N. W. Eileen State-2井确定水合物存在的过程中，提出了利用测井方法在鉴定一个特殊层含气水合物的四个条件：⑴具有高的电阻率（大约是水电阻率的50倍以上）；⑵短的声波传播时间（约比水低131μs/m）；⑶在钻探过程中有明显的气体排放（气体的体积浓度为50‰～100‰）；⑷必须在有两口或多口钻井区（仅在布井密度高的地区）。另外，由于形成天然气水合物的水为纯水，因而在γ射线测井时，水合物层段的API值要比相邻层段明显增高。含水合物层还具有自然电场异常不大的特点。与气水饱和层相比，含水合物层的自然电位差幅度很低，这是因为水合物堵塞了孔隙，降低了扩散和渗滤作用的强度而造成。在钻井过程中，钻遇气水合物层段后另一明显的变化是气水合物分解后引起含气水合物层段的井壁滑塌，反应在测井曲线上就是井径比相邻层位增大。含气水合物层段孔隙度相对较低，其中子测井曲线值则相对较高。