天然气水合物是由水分子和CH4类气体分子和极少量CO2、H2S构成的冰块状白色固态结晶体。微观结构形如鸟笼，水分子通过氢键连接构成多面体笼子，笼中鸟则正是甲烷分子。天然气水合物不具备严格的理论化学式，其分子式可表达为M·nH2O，n为水分子数，M为水合物中单种或多种气体分子。其中，M主要是CH4，占99％，其余1％是CO2、H2S、H2、CL2和少量乙烷、丙烷、异丁烷和正丁烷等烃类气体。甲烷水合物的物理性质。其存在的稳定状态是特定的高压低温条件，即在200－2000米海深的海水压力（不低于1052兆帕）和摄氏2℃－－5℃（要求4℃以下）的温度的条件下，适合天然气水合物的生成。天然气水合物在低温高压环境下呈乳白色冰块状。天然气水合物中的水结晶成等轴晶系十二面体、十四面体、十六面体，而不是普通冰那样的六方晶系。一旦温度升高或压力降低CH4则会逸出，固态水合物便趋于崩解。在世界上，海洋里天然气水合物的资源量是陆地上的100倍以上。全球可划分为3个天然气水合物成矿带，即西太平洋成矿带、东太平洋成矿带和大西洋成矿带。在全球许多海域海底如鄂霍茨克海、墨西哥湾、大西洋、北美太平洋一侧和拉丁美洲太平洋一侧等海域都发现了天然气水合物。一般在浅海底层沉积物和深海大陆斜坡沉积底层以及极地地区的永久冻土层中都可能存在有天然气水合物即“可燃冰”。含矿层位在高纬度大陆地区的永久冻土带中，稳定深度是100～150米；海洋中含矿层位在海底之下稳定深度是0～650米，再往深处因地热梯度效应会使水合物分解。矿层成连续或不连续状产出，厚度几十厘米到几百米，分布面积几万至几十万平方千米，水合物的容矿围岩多为新生界，尤其是在上新世（N2）的沉积物中。含矿岩石多为泥质粉砂岩或粉砂泥岩，呈细粒浸染状分布于沉积物的孔隙中，或以网脉状充填于裂隙中，部分呈斑团块、透镜状、层状、甚至块状产出。从空间分布上看，多产于大陆架、大陆坡、水下高地、边缘海和内陆海中，乃至湖底之中，尤其是在那些与泥火山、热水活动、盐〈泥）底辟、大型断裂有关的沉积盆地中。海洋中天然气水合物主要发育在有机质供应充分、沉积速率较快、热流值较高、水深大于200米海域。1平方米可燃冰可释放出164平方米的甲烷气和0．8平方米的水。