本论文依据天然气水合物成藏地质理论，ODP（Ocean Drilling Program）/IODP（Integrated Ocean Drilling Program）大洋钻探及我国南海天然气水合物地球化学勘探成果，在分析研究我国南海天然气水合物地球化学勘探中应用的各种勘探方法技术和效果的基础上，对勘探方法进行了分类，并具体给出了有关天然气水合物的各种地球化学勘探方法技术；筛选识别天然气水合物的最佳地球化学标志系列、建立海上天然气水合物地球化学勘探最优指标和评价标准；探讨了自生碳酸盐机理、地球化学识别方法及相关稳定同位素指标对天然气水合物的指示作用；最后依据勘探成果分析，推测了南海天然气水合物勘探资源远景为：西沙海槽、东沙海域、神狐、北部陆坡、台西南一带为天然气水合物的水合物1级前景区；琼东南盆地、南沙海槽为2级前景区；西部陆坡和中央海盆为3级前景区。研究指出：土壤地球化学方法中的顶空气与酸解烃；流体地球化学中的Cl^-浓度降低与高δ¹⁸O值、浅层高Cl^-浓度、浅SMI界线（<50m）、高SO₄^2-浓度；自生碳酸盐矿物，为水合物最佳地球化学标志；δ¹³C、δD与C₁/（C₂+C₃）为判断烃类气体成因的最优指标参数。论文研究基础数据包括：申请的ODP/IODP三个典型站位样品实测所得的吸附与吸留烃数据、烃类甲烷碳同位素数据及相应现场测试的游离烃数据；南海琼东南-西沙海槽工区地球化学勘探实测吸附与吸留烃数据；国内外文献搜集到的ODP及南海工区有关地球化学指标数据。论文旨在为今后南海海洋天然气水合物的地球化学勘查方法选择及科学研究提供参考和科学依据。