มีเทนคลาเทรตจะไม่พบในทะเลตื้น(เช่น ตื้นกว่าสองพันเมตร) นอกจากนี้ยังมีเงื่อนไขในการเกิดคือจะพบแค่บางบริเวณของมหาสมุทรที่เป็นการตกสะสมตัวของหินตะกอนและบริเวณผิวน้ำมีอุณหภูมิต่ำกว่า 0 องศาเซลเซียส และที่ความลึกเกิน 300 เมตรมีอุณหภูมิอยู่ประมาณ 2 องศาเซลเซียส บางครั้งทะเลสาบน้ำลึกก็เป็นแหล่งสะสมตะกอนที่ดี เช่น ทะเลสาบไบคาลในเขตไซบีเรีย ของประเทศรัสเซีย และ ในรัฐอลาสก้าของสหรัฐอเมริกา มีการตกสะสมในชั้นหินทรายและหินทรายแป้ง (Siltstone) ที่ความลึกน้อยกว่า 800 เมตร การตกสะสมตัวในทะเลมักจะพบบริเวณไหล่ทวีปที่มีความลึกเหมาะสมจะพบการสะสมตัวของมีเทนคลาเทรตขนาดใหญ่มากได้

มหาสมุทร

พบการตกสะสมตัวสองแบบหลักๆ แบบแรกกว่า 99% คือพบในรูปของ มีเทนคลาเทรตโครงสร้างแบบที่หนึ่ง (a structure I Chlarate) ที่มักพบเกิดกับตะกอนที่อยู่ลึก เกิดจากการสลายแยก CO2 จากพวกแบคทีเรีย มีเทนคลาเรตแบบนี้เชื่อว่าเกิดจากการผลิตมีเทนของแบคทีเรียที่อาศัยอยู่บริเวณนั้น ณ บริเวณนี้เป็นบริเวณที่มีความลึกปานกลาง คือ 300-500 เมตร เป็นบริเวณที่แก๊สมีเทนสามารถละลายเข้าไปอยู่ตามช่องว่างของโครงสร้างน้ำได้ ถ้าเกิดเหนือรับความลึกนี้แก๊สมีเทนจะลอยขึ้นสู่ผิวน้ำทั้งหมด และถ้าอยู่ใต้ระดับนี้แก๊สมีเทนก็จะคงสถานะแก๊สอยู่ต่อไป

แบบที่สองของการเกิดมีเทนคลาเทรต (a structure II Chlarate) เกิดใกล้บริเวณพื้นผิวของตะกอน เป็นสายไฮโดรคาร์บอนยาวต่อกัน ในโครงสร้างแบบนี้สัณนิษฐานว่าน่าจะเกิดจากการพัดพาแก๊สมีเทนมาจากทะเลลึกโดยแก๊สมีเทนเป็นผลผลิตจากกระบวนการเน่าเปื่อยผุพังโดยความร้อนของสารอินทรีย์ ตัวอย่างสถานที่ที่พบเช่น อ่าวเม๊กซิโก หรือ ทะเลสาบแคสเปียนบางครั้งเราอาจพบโครงสร้างแบบผสมที่มีเทนเกิดจากการย่อยสลายของแบคทีเรียและการผุพังจากความร้อน

ปกติแล้วการเกิดมีเทนคลาเรตมักเกิดในสภาวะที่มีออกซิเจนต่ำ โดยขั้นตอนจะเกิดบริเวณที่มีการตกสะสมตัวของตะกอนใต้ทะเลลึก ซึ่งบริเวณพื้นผิวของตะกอนที่ตกสะสมตัวจะพบ Aerobic bacteria ซึ่งเป็นแบคทีเรียที่ใช้ออกซิเจนในการหายใจและเปลี่ยนเป็น CO2 ซึ่งในกรณีที่มีอัตราการตกสะสมตัวต่ำคือ มากกว่า 1เซนติเมตรต่อปี จะทำให้สารอินทรีย์มีน้อยและมีการย่อยสลายโดยแบคทีเรียน้อย จะพบปริมาณออกซิเจนมาก จะไม่ค่อยเกิดมีเทนคลาเรต ในทางกลับกันในกรณีที่มีอัตราการตกสะสมตัวสูง แบคทีเรียจะใช้ออกซิเจนที่มีไปกับการย่อยสลายสารอินทรีย์จนหมด จะเกิดสภาวะ Anoxic (ออกซิเจนต่ำ) ในช่องว่างของตะกอนที่ตกสะสมตัว เมื่อนั้นมีเทนจะถูกผลิตมากโดย Anaerobic bacteria ซึ่งเป็นแบคทีเรียที่ไม่ใช้ออกซิเจนในการดำรงชีวิตที่อาศัยอยู่ตามช่องว่างของตะกอนนั้น มีเทนที่ถูกผลิตจะฝังและตกผลึกเป็นมีเทนคลาเทรตนั่นเอง นอกจากนี้ยังมีเงื่อนไขในการเกิดอื่นๆ เช่น ค่าความเป็นกรดเบสต้องอยู่ระหว่าง 6-8 จึงจะเกิดได้เป็นต้น

ขนาดของแหล่งกักเก็บ

ขนาดของแหล่งกักเก็บมีเทนคลาเทรตในทะเลยังไม่สามารถประเมินได้แน่ชัด แต่จากการประเมินในช่วงแรกๆ แล้วคาดว่ามีมีเทนคลาเทรตปูอยู่ตามพื้นท้องทะเล แต่ภายหลังพบว่ามีเทนคลาเทรตสามารถเกิดในบริเวณที่ลึกและแคบเช่นบริเวณไหล่ทวีป จนปัจจุบันมีการประเมินปริมาณมีเทนคลาเทรตทั่วโลกได้ประมาณ 1.5 ล้านลูกบาศก์กิโลเมตร ซึ่งจะมีปริมาณคาร์บอนสะสมอยู่กว่า 500-2500 จิกะตัน และมีปริมาณสะสมมากที่สุดอยู่บริเวณมหาสมุทรอาร์กติก จากปริมาณสำรองที่มีการประเมินทำให้มีการตื่นตัวในการพยายามนำมีเทนคลาเรตมาใช้ให้ได้อย่างคุ้มทุนและเพื่อทดแทนเชื้อเพลิงฟอสซิลอื่นๆ

แผ่นทวีป

มีเทนคลาเทรตที่เกิดในทวีปจะถูกกักเก็บอยู่ในหินทรายและหินทรายแป้งที่ความลึกน้อยกว่า 800 เมตร กระบวนการเกิดเกิดจากอุณหภูมิที่เหมาะสมกับการย่อยสลายจากแบคทีเรียที่ช่วยแยกแก๊สออกจากสารไฮโดรคาร์บอนที่หนักกว่า ในพื้นทวีปพบบริเวณ อลาสก้า, ไซบีเรีย และตอนเหนือของแคนาดา