(一)天然气水合物的矿体特征
天然气水合物主要为烃类气体和其他气体与水分子组成，其外形如冰雪状。实验室人工合成的天然气水合物通常呈白色(图7－2)。但是天然形成的水合物并非全为白色，可以有多种色彩。一些从墨西哥湾海底获取的天然气水合物就具有黄色、橙色，甚至于红色等多种鲜艳的颜色，而大西洋海底布莱克—巴哈马海台取得的天然气水合物则呈现为灰色或蓝色。这是由于在天然气水合物中还赋存有一些其他物质(如细菌和矿物等)，这些物质对水合物呈现不同色彩起到了关键作用(金庆焕等，2006)。
图7－2实验室人工合成的天然气水合物 (资源来源:中国数字科技馆)
(二)天然气水合物的热物理学特征
天然气水合物与冰之间、含气水合物层与冰层之间有明显的相似性:①相同的组合状态的变化―流体转化为固体;②均属放热过程，并产生很大的热效应———0℃融冰时需用0.335kJ的热量，0～20℃分解天然气水合物时的热量为0.5～0.6kJ/g;③结冰或形成天然气水合物时水体积均增大———前者增大9%，后者增大26%～32%;④水中溶有盐时，二者相平衡温度降低，只有淡水才能转化为冰或天然气水合物;⑤冰与天然气水合物的密度都不大于水，含天然气水合物层和冻结层密度都小于同类的水层;⑥含冰层与含天然气水合物层的电导率都小于含水层;⑦含冰层和含天然气水合物层弹性波的传播速度均大于含水层。
据估算，天然气水合物中水分子和气体分子的摩尔数分别占85%和15%，因此其密度和冰大致相等，但热导率和电阻率远小于冰且具有多孔性(表7－1)。
表7－1天然气水合物和冰的物理性质表
(据Sloan和Makagon，1997)
天然气水合物及其充填的分散介质具有较冰更低的导热率和温度传导率，但却比水的导热率和温度传导率高。据此可以认为，热方法既可以用于陆上水合物气藏的普查和勘探，又可用于海洋沉积中气水合物气藏的普查和勘探。
就物理性质而言，天然气水合物像冰，但它既可以存在于零摄氏度以下、又可以存在于零摄氏度以上温度环境中。天然气水合物具有比其他冷凝相(如液化气)气体低几十倍的气体平衡压力。当温度高于水合物生成物的临界值时，即在气体不能液化的条件下，天然气水合物可以生成(郭平等，2006)。