談到能源，人們立即想到的是能燃燒的煤、石油或天然氣，而很少想到晶瑩剔透的“冰”。然而，自 20 世紀 60 年代以來，人們陸續在凍土帶和海洋深處發現了一種可以燃燒的“冰”。這種“可燃冰”在地質上稱之為天然氣水合物（Natural Gas Hydrate，簡稱Gas Hydrate），又稱“籠形包合物”（Clathrate），分子結構式為：CH4·nH2O，現已證實分子結構式為CH4·8H20。
天然氣水合物是一種白色固體物質，外形像冰，有極強的燃燒力，可作為上等能源。它主要由水分子和烴類氣體分子（主要是甲烷）組成，所以也稱它為甲烷水合物。天然氣水合物是在一定條件（合適的溫度、壓力、氣體飽和度、水的鹽度、PH值等）下，由氣體或揮發性液體與水相互作用過程中形成的白色固態結晶物質。 一旦溫度升高或壓強降低，甲烷氣則會逸出，固體水合物便趨于崩解。（1立方米的可燃冰可在常溫常壓下釋放164立方米的天然氣及0.8立方米的淡水）所以固體狀的天然氣水合物往往分布于水深大于 300 米 以上的海底沉積物或寒冷的永久凍土中。海底天然氣水合物依賴巨厚水層的壓力來維持其固體狀態，其分布可以從海底到海底之下 1000 米 的范圍以內，再往深處則由于地溫升高其固體狀態遭到破壞而難以存在。
從物理性質來看，天然氣水合物的密度接近并稍低于冰的密度，剪切系數、電解常數和熱傳導率均低于冰。天然氣水合物的聲波傳播速度明顯高于含氣沉積物和飽和水沉積物，中子孔隙度低于飽和水沉積物，這些差別是物探方法識別天然氣水合物的理論基礎。此外，天然氣水合物的毛細管孔隙壓力較高。
