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可燃冰全称甲烷气水包合物,也称作甲烷水合物、甲烷冰、天然气水合物.
最初人们认为只有在太阳系外围那些低温、常出现冰的区域才可能出现,但后来发现在地球上许多海洋洋底的沉积物底下,甚至地球大陆上也有可燃冰的存在,其蕴藏量也较为丰富.
甲烷气水包合物在海洋浅水生态圈中是常见的成分,他们通常出现在深层的沉淀物结构中,或是在海床处露出.甲烷气水包合物据推测是因地理断层深处的气体迁移,以及沉淀、结晶等作用,于上升的气体流与海洋深处的冷水接触所形成.
在高压下,甲烷气水包合物在 18 °C 的温度下仍能维持稳定.一般的甲烷气水化合物组成为 1 摩尔的甲烷及每 5.75 摩尔的水,然而这个比例取决于多少的甲烷分子“嵌入”水晶格各种不同的包覆结构中.据观测的密度大约在 0.9 g/cm^3;.一升的甲烷气水包合物固体,在标准状况下,平均包含 168 升的甲烷气体.
甲烷形成一种结构一型水合物,其每单位晶胞内有两个十二面体（20 个端点因此有 20 个水分子）和六个十四面体（24 个水分子）的水笼结构.其水合值20 可由 MAS NMR 来求得.[2] 甲烷气水包合物频谱于 275 K 和 3.1 MPa下记录,显示出每个笼形都反映出峰值,且气态的甲烷也有个别的峰值.
自 20 世纪 60 年代以来,人们陆续在冻土带和海洋深处发现了一种可以燃烧的“冰”.这种“可燃冰”在地质上称之为天然气水合物,又称“笼形包合物”,分子结构式为：CH4·nH2O,现已证实分子结构式为CH4·8H2O.
天然气水合物是一种白色固体物质,外形像冰,有极强的燃烧力,可作为上等能源.它主要由水分子和烃类气体分子（主要是甲烷）组成,所以也称它为甲烷水合物.天然气水合物是在一定条件（合适的温度、压力、气体饱和度、水的盐度、PH值等）下,由气体或挥发性液体与水相互作用过程中形成的白色固态结晶物质.一旦温度升高或压强降低,甲烷气则会逸出,固体水合物便趋于崩解.（1立方米的可燃冰可在常温常压下释放164立方米的天然气及0.8立方米的淡水）所以固体状的天然气水合物往往分布于水深大于 300 米 以上的海底沉积物或寒冷的永久冻土中.海底天然气水合物依赖巨厚水层的压力来维持其固体状态,其分布可以从海底到海底之下 1000 米 的范围以内,再往深处则由于地温升高其固体状态遭到破坏而难以存在.
从物理性质来看,天然气水合物的密度接近并稍低于冰的密度,剪切系数、电解常数和热传导率均低于冰.天然气水合物的声波传播速度明显高于含气沉积物和饱和水沉积物,中子孔隙度低于饱和水沉积物,这些差别是物探方法识别天然气水合物的理论基础.此外,天然气水合物的毛细管孔隙压力较高.
可燃冰燃烧方程式
CH4·8 H2O + 2 O2 == CO2 + 10 H2O（反应条件为“点燃”）
天然气水合物在世界范围内广泛存在,这一点已得到广大研究者的公认.在地球上大约有27%的陆地是可以形成天然气水合物的潜在地区,而在世界大洋水域中约有90%的面积也属这样的潜在区域.已发现的天然气水合物主要存在于北极地区的永久冻土区和世界范围内的海底、陆坡、陆基及海沟中.由于采用的标准不同,不同机构对全世界天然气水合物储量的估计值差别很大.据潜在气体联合会（PGC,1981）估计,永久冻土区天然气水合物资源量为1.4×1013～3.4×1016m3,包括海洋天然气水合物在内的资源总量为7.6×1018m3.但是,大多数人认为储存在汽水合物中的碳至少有1×1013t,约是当前已探明的所有化石燃料（包括煤、石油和天然气）中碳含量总和的2倍.由于天然气水合物的非渗透性,常常可以作为其下层游离天然气的封盖层.因而,加上汽水合物下层的游离气体量这种估计还可能会大些.如果能证明这些预计属实的话,天然气水合物将成为一种未来丰富的重要能源.
甲烷气水包合物受限于浅层的岩石圈内（即 < 2000 m 深）.发现在一些必要条件下,惟独在极地大陆的沉积岩,其表面温度低于 0 °C,或是在水深超过 300 m ,深层水温大约 2 °C 的海洋沉积物底下.大陆区域的蕴藏量已确定位在西伯利亚和阿拉斯加 800 m 深的砂岩和泥岩床中.海生型态的矿床似乎分布于整个大陆棚,且可能出现于沉积物的底下或是沉积物与海水接触的表面.他们甚至可能涵盖更大量的气态甲烷.
海洋生成
有两种不同种类的海洋存量.最常见的绝大多数（> 99%）都是甲烷包覆于结构一型的包合物,而且一般都在沉淀物的深处才能发现.在此结构下,甲烷中的碳同位素较轻（δ13C < -60‰）,因此指出其是微生物由 CO2的氧化还原作用而来.这些位于深处矿床的包合物,一般认为应该是从微生物产生的甲烷环境中原处形成,因为这些包合物与四周溶解的甲烷其 δ13C 值是相似的.
这些矿床座落于中深度范围的区域内,大约 300-500 m 厚的沉积物中（称作气水化合物稳定带或 GHSZ）,且该处共存著溶于孔隙水的甲烷.在这区域之下,甲烷只会以溶解型态存在,并随着沉积物表层的距离而浓度逐渐递减.而在这之上,甲烷是气态的.在大西洋大陆脊的布雷克海脊,GHSZ 在 190 m 的深度开始延伸至 450 m 处,并于该点达到气态的相平衡.测量结果指出,甲烷在 GHSZ 的体积占了 0-9% ,而在气态区域占了大约 12% 的体积.
在接近沉积物表层所发现较少见的第二种结构中,某些样本有较高比例的碳氢化合物长链（