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甲烷水合物的甲烷分子和水分子的结合并不依靠化学的键结，纯粹是气体分子被包裹在水分子的笼状架构空隙中，与一般化学反应所产生的水合物性质并不相同。有的学者认为应称其为「甲烷气水包合物」，以有别於一般以化学键方式结合的水合物。另外，大自然中与水分子结成笼状包合物的气体分子并不限於甲烷，乙烷、丙烷等烷氢类气体，甚至二氧化碳、氮气等常见气体，在适当的高压低温条件下，均会与水分子结合成气水包合物。由於自然界中的天然气水合物其气体成份以甲烷为主（超过90%），因此常把气水包合物称为「甲烷水合物」。
甲烷水合物需要在高压（50个大气压以上）及低温（7℃以下）的环境下由足够量的气体分子与水分子结合而形成。因此适当的温度与压力，以及有大量甲烷气体的存在，即成为甲烷水合物形成的必要条件。虽然甲烷水合物像冰块，但并不需要在冰点以下才会形成。当甲烷的浓度足够高时，可以促成水的固化。在自然界中，甲烷水合物在南、北两极地区的永冻层以及-斜坡一带的海床下面均有相当广泛的分布。从地下温度、压力的变化与甲烷水合物相界面曲线的关系来看，甲烷水合物可以在约200公尺到1080公尺深度的地层中形成（因浅於200公尺，压力不足；深过1080公尺，温度太高）。在-斜坡处的温、压环境，在水下约400公尺深的海水中，甲烷水合物就有形成的温压条件，只是一般海水中甲烷含量太稀薄，所以在海水中未见甲烷水合物的存在。科学家利用遥控的深潜研究小艇在深海中释放甲烷气体，即成功的观察到甲烷水合物在海水中生成的景象。在-边缘水深超过400公尺的海底，只要其下地层中藏有大量的天然气，甲烷水合物就可能在海底到海底以下300多公尺的沉积层中出现。超过海床以下300多公尺深度的地层中，由於地温的升高，甲烷水合物则又解离成甲烷气与水的状态了。 1960年代中期，-科学家才在北极地区的地层中首度观察到天然形成的甲烷水合物。1970年-始，在-边缘的海床之下陆续发现广布的甲烷水合物，随着详细的地球物理调查，海床岩心标本采样的分析，以及海洋钻探计画（Ocean Drilling Program, ODP）的实地钻井研究，对於埋藏在极区永冻层以及-边缘海床之下的甲烷水合物的性质与蕴藏量有了较清楚的认识。1990年代，推估全球甲烷水合物中甲烷的含量大约有2万兆立方公尺，所能提供的有机碳能量是全球已知所有石油、天然气等化石燃料总量的两倍。
从温室效应的观点来看，甲烷气体和同量的二氧化碳气体比较起来，其增温效率更大了20倍。现在有这麽多的甲烷以水合物的形态贮存在地表之下，只要一小部份甲烷水合物受到扰动而解离，释出的大量甲烷如果进入大气中，可能对全球气候造成极大的影响。除了对全球气候可能有影响之外，海床下蕴藏的甲烷水合物也有造成地质灾变的危险。甲烷水合物大多分布在-斜坡处，海床坡度本来就比较陡，海底沉积物中的甲烷水合物固然能增加沉积物的固结，但一旦因环境温压改变而解离，则反而形成地层的弱带，导致海底崩移。大规模的海底崩移不仅造成该处人为设施（如钻井台、海底电缆等）的毁损，更有可能形成海啸，危害到沿海地区。
1990年代初期，在-西南海域进行海洋研究调查，从收集来的震测资料剖面中观察到许多甲烷水合物存在的证据。後续的研究分析显示甲烷水合物在-西南海域中，从700-3,000公尺深的海床下广泛分布，因而也被纳入世界上主要的甲烷水合物分布地区之一。若能成功的开发蕴藏在-西南海域海床之下的大量甲烷水合物，将有助於解决能源短缺的问题。
中文关键字：海洋钻探计画 , 温室效应 , 能源
英文关键字Ocean Drilling Program , green-ouse effect , energy resource
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