天然氣水合物(NaturalGasHydrate，也稱GasHydrate)，是壹種籠形包合物(Clathrate);它是在壹定條件(合適的溫度、壓力、氣體飽和度、水的鹽度、pH值等)下由水和天然氣組成的類冰的、非化學計量的、籠形結晶化合物，其遇火即可燃燒，又被喻為“易燃冰”或“可燃冰”(圖75.1)。水分子壹般通過氫鍵合成多面體籠，籠中包含有客體的天然氣分子(圖75.2)。天然氣水合物可用M·nH2O來表示，M代表水合物中的氣體分子，n為水合指數(也就是水分子數)。組成水合物的氣體成分主要有CH4、C2H6、C3H8、C4H10等烴類同系物以及CO2、N2、H2S等非烴氣體分子，可形成單種或多種氣體水合物。
圖75.1 天然氣水合物在燃燒
圖75.2 天然氣水合物晶體結構模型
在自然界中，甲烷是形成天然氣水合物最常見的“客體”分子，對甲烷分子含量超過99%的天然氣水合物通常稱為甲烷水合物(MethaneHydrate)。在標準狀況下，壹單位體積的天然氣水合物分解最多可產生164單位體積的甲烷氣體。由於甲烷或其他碳氫氣體分子遇火極易燃燒，而且在燃燒後幾乎不產生任何殘渣或廢棄物。因此，天然氣水合物被認為是未來非常理想的清潔燃料(能源)。
天然氣水合物結晶體以緊湊的格子構架排列，與冰的結構非常相似。在這種冰狀的結晶體中，水分子(主體分子)形成壹種空間點陣結構的多面體骨架，其中有空穴，氣體分子(客體分子)則充填於點陣間的空穴中，氣體和水之間沒有化學計量關系。形成點陣的水分子之間靠較強的氫鍵結合，而氣體分子和水分子之間的作用力為範德華力，兩者在低溫和壹定壓力下通過範德華作用力穩定地相互結合在壹起。
純的天然氣水合物的外形如冰雪狀，通常呈白色。在自然界中，天然氣水合物並非都呈現為白色，而是可以有多種其他的色彩。壹些從墨西哥灣海底獲得的天然氣水合物就具有黃色、橙色，甚至紅色等多種很鮮艷的顏色，而從大西洋海底取得的天然氣水合物則呈現為灰色或藍色。其中壹個主要的原因，是賦存於天然氣水合物中的壹些其他物質(如油類、細菌和礦物等)可能對這些色彩的產生起了關鍵作用。