天然气水合物是天然气和水形成的类冰晶体，其广泛存在于大陆边缘的海底以及永久冻土地带。天然气水合物不仅是战略能源，而且具有重要的环境意义，其大规模分解可能引发海底滑坡和温室效应。对海洋沉积物中水合物形成机制的研究有助于解决水合物成藏、开发和利用中遇到的实际问题，例如：水合物储量的估计、水合物开采过程中水合物二次形成，以及二氧化碳水合物形式海底封存的问题。
  通过使用分子动力学模拟方法，我们针对沉积物矿物表面亲水性和矿物缝隙大小对甲烷水合物形成的影响进行了一系列研究。研究结果表明，水合物笼子倾向于在靠近溶液/气体界面的溶液相，以及靠近疏水性矿物表面的溶液相中形成。当其他条件固定时，气体水合物更倾向于在亲水狭缝中首先成核。然而，随着狭缝尺寸的增大，水合物倾向于首先在尺寸较大的狭缝中成核。此外，疏水表面有助于甲烷溶解于水，这既能促进甲烷气泡之间的分子运移，又能增强甲烷水合物的成核。气体预先填充狭缝体系能显著的加速甲烷水合物的成核。
  上述研究结果既能够丰富和发展晶体成核理论，也能为水合物的开发和利用提供理论支撑。

天然气水合物；形成机制，分子模拟