本發(fā)明提供一種大尺度天然氣水合物形成分解地質(zhì)環(huán)境模擬系統(tǒng)，包括天然氣水合物儲層模擬腔，地層溫度控制系統(tǒng)，與腔體底部連通的氣液注入系統(tǒng)；設(shè)置在腔體內(nèi)部的開采井系統(tǒng)；與開采井系統(tǒng)的輸出端連接的生產(chǎn)系統(tǒng)，生產(chǎn)系統(tǒng)輸出端與氣液注入系統(tǒng)輸入端連接；設(shè)置在模擬層中的壓力傳感器；設(shè)置在模擬層中的位移傳感器；與壓力傳感器、溫度控制裝置、氣液注入系統(tǒng)、生產(chǎn)系統(tǒng)和位移傳感器電性連接的信息采集控制系統(tǒng)。本發(fā)明還提供一種模擬方法，實(shí)現(xiàn)對海域天然氣水合物儲層進(jìn)行原位地質(zhì)分層構(gòu)建，滿足大尺度天然氣水合物形成、分解過程的地質(zhì)環(huán)境系統(tǒng)模擬需要，彌補(bǔ)小尺度模擬系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)真實(shí)天然氣水合物儲層內(nèi)壓力梯度變化的缺憾。