甲烷氣水包合物在海洋淺水生態圈中是常見的成分,他們通常出現在深層的沉淀物結構中,或是在海床處露出。甲烷氣水包合物據推測是因地理斷層深處的氣體遷移,以及沉淀、結晶等作用,于上升的氣體流與海洋深處的冷水接觸所形成。
在高壓下,甲烷氣水包合物在 18 °C 的溫度下仍能維持穩定。一般的甲烷氣水化合物組成為 1 摩爾的甲烷及每 5.75 摩爾的水,然而這個比例取決于多少的甲烷分子“嵌入”水晶格各種不同的包覆結構中。據觀測的密度大約在 0.9 g/cm³。一升的甲烷氣水包合物固體,在標準狀況下,平均包含 168 升的甲烷氣體。
甲烷形成一種結構一型水合物,其每單位晶胞內有兩個十二面體(20 個端點因此有 20 個水分子)和六個十四面體(tetrakaidecahedral)(24 個水分子)的水籠結構。其水合值(hydratation value)20 可由 MAS NMR 來求得。甲烷氣水包合物頻譜于 275 K 和 3.1 MPa下記錄,顯示出每個籠形都反映出峰值,且氣態的甲烷也有個別的峰值。