人類新能源：海洋深處“可燃冰”

作者：林　英

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　　冰中之火 知易求難
　　
　　天然氣水合物又稱可燃冰。二十世紀七十年代,，美國地質(zhì)工作者在海洋中鉆探時，發(fā)現(xiàn)了一種看上去像普通干冰的東西,，當它從海底被撈上來后,，那些“冰”很快就成為冒著氣泡的泥水，而那些氣泡卻意外地被點著了,，這些氣泡就是甲烷,。據(jù)研究測試，這些像干冰一樣的灰白色物質(zhì),，是由天然氣與水在高壓低溫條件下結(jié)晶形成的固態(tài)混合物,。目前的科研考察結(jié)果表明，它僅存在于海底或陸地凍土帶內(nèi),。純凈的天然氣水合物外觀呈白色,，形似冰雪，可以像固體酒精一樣直接點燃,，因此,，人們通俗、形象地稱其為“可燃冰”,。
　　科學家的研究結(jié)果表明,，可燃冰的能量密度非常高，1立方米可燃冰可以釋放出164立方米的天然氣。目前地球上可供人類開采的石油,、煤炭等能源正在不斷減少,，許多國家正在尋找新的替代能源，可燃冰的發(fā)現(xiàn)立即引起人們的關(guān)注,。一些國家相繼把可燃冰作為后續(xù)能源進行開發(fā)研究,，對可燃冰的科學考察取得可喜成績。美國,、日本等國家先后在海底獲得了可燃冰實物樣品,，而加拿大在凍土帶內(nèi)找到了可燃冰。綜合考察表明,，天然氣水合物資源量巨大,，據(jù)保守估算，世界上天然氣水合物所含的有機碳的總資源量,，相當于全球已知煤,、石油和天然氣總量的2倍。特別是天然氣水合物的主要成分是甲烷,，燃燒后幾乎沒有污染,，是一種綠色的新型能源。從其儲量之大,、分布范圍之廣和應用前景之好來看,，它是石油、天然氣,、煤等傳統(tǒng)能源之后最佳的接替能源,。可燃冰點燃了人類二十一世紀能源利用的希望之光,。
　　但是要觸到這束希望之光并不容易,。有關(guān)研究成果表明，可燃冰形成的必要條件是低溫和高壓,，因而它主要存在于凍土層和海底大陸坡中,。這些賦存所需要的特殊溫度和壓力條件，使人們采集可燃冰的實物樣品十分困難,，不僅需要高投資,，還需要游泳航海、地質(zhì)鉆探,、樣品取存等方面的高技術(shù)和先進設備,。
　　可燃冰的開發(fā)利用更是世界性難題?？茖W家指出,，開發(fā)可燃冰非常危險,，由于水化物是在低溫高壓下形成的，它的主要成分是甲烷80%,、二氧化碳20%,，一旦脫離地下和海底，氣化造成的“溫室效應”十分嚴重,。且開采時還有可能導致海床崩塌使甲烷大量釋放,，釋放過程中一旦失控，難免釀成災難,。因此有人認為可燃冰成為新能源只是人類的一個希望,，在今后幾十年內(nèi)，它還是可望而不可即的,。
　　
　　神狐海域收獲神奇
　　
　　我國從1997年開始組織開展對天然氣水合物的前期研究,。1999年，國土資源部啟動了天然氣水合物的海上勘查,，開展了18個航次的調(diào)查工作,，發(fā)現(xiàn)我國南海北部陸坡存在非常有利的天然氣水合物賦存條件，并取得了一系列地球物理學,、地球化學,、地質(zhì)學、生物學等明顯證據(jù),。
　　2003年12月底,，廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局首次在南海北部海域，利用海底攝像技術(shù)在3000米深海底發(fā)現(xiàn)了灰白色團塊狀的沉積物質(zhì),，分析認為,，這種灰白色團塊狀物質(zhì)是深部地層中的可燃冰分解后，甲烷氣體沿海底斷裂噴溢出海底后形成的,。該結(jié)論得到國際可燃冰權(quán)威專家的認同,。這一發(fā)現(xiàn)證實,，南海北部海域有可燃冰,。
　　2007年4月21日，我國正式啟動南海北部陸坡海域天然氣水合物鉆探工作,。鉆探由中國地質(zhì)調(diào)查局統(tǒng)一組織部署,，分兩個航次實施，由中國科學家主持科研和調(diào)度工作,，同時有來自9個國家的外國科學家和工程技術(shù)人員參與工作,。在航次鉆探開始前，科學家經(jīng)過地球物理資料的精細處理和反復研究,，圈定出2個重要目標區(qū),，確定了8個鉆探井位,。
　　5月1日凌晨，鉆探船在南海北部神狐海域的一號鉆探站位,，鉆探獲取海底多段沉積物巖芯,，樣品取自海底以下183米至201米，水深約1245米,?？茖W家在現(xiàn)場對巖芯進行X-射線影像、紅外掃描和數(shù)十項測試分析,，確認多個層段含有分散浸染狀和薄層狀天然氣水合物,。考察人員在現(xiàn)場迅速剖開巖芯,，因釋壓和升溫的影響,，樣品大部分迅速分解氣化，但在樣品新鮮切面仍清晰保留細小斑點狀天然氣水合物的白色晶體,。
　　“我們將保壓巖芯樣品放入水中,，涌出了大量氣泡，將這些釋放的氣體直接點燃,，火苗是藍色的,，非常旺盛。”航次首席科學家,、中國地質(zhì)調(diào)查局張海啟博士向記者介紹當時的情景時,，仍然十分興奮。
　　據(jù)張海啟博士介紹,，第一個站位取得成功后,，他們又于5月15日在第四個站位成功獲得了天然氣水合物實物樣品，其測試結(jié)果更是振奮人心,，測井,、溫度等各項分析數(shù)據(jù)證實，天然氣水合物的沉積層厚度達34米,，氣體中甲烷的含量高達99.8%,。無論是礦層厚度之大、水合物豐度之高,，還是甲烷含量之純,，都遠超出世界上其他地區(qū)類似分散浸染狀的水合物。“我們不僅只鉆了3口半探井就成功獲得了天然氣水合物實物樣品,，而且這是一種從未被發(fā)現(xiàn)的全新類型樣品,。”張海啟說。在神狐海域,，我們獲得了一個神奇的成功,。
　　中國地質(zhì)調(diào)查局副局長,、總工程師張洪濤接受采訪時指出，我國首次實施鉆探,，就成功獲取實物樣品,，驗證了我國基礎地質(zhì)工作的實力，展示了我國南海北部海域巨大的天然氣水合物資源遠景,。這一巨大成功,，凝聚了全國各地、各單位上百位科學家辛勤勞動的結(jié)晶,，體現(xiàn)了各部門的相互配合和大力支持,。
　　
　　中國的發(fā)現(xiàn)讓人類離可燃冰更近
　　
　　由于能源的緊缺，國際社會高度關(guān)注天然氣水合物的開發(fā)利用,。美國,、日本等發(fā)達國家將其勘探和開發(fā)提高到能源安全的戰(zhàn)略高度予以重視，投入巨資進行前期調(diào)查和研究,，它們將利用該能源的時間表定在了2015年,。目前，起步較早的美國,、俄羅斯等國家已經(jīng)進入可燃冰的初級開發(fā)階段,。但是，可燃冰開發(fā)利用中存在的釋放出的二氧化碳難以解決的問題,，仍然是可燃冰開發(fā)利用道路上的攔路虎,。有些科學家甚至從保護環(huán)境的角度出發(fā)，建議終止開發(fā)利用可燃冰的研究,。
　　此次中國地質(zhì)調(diào)查局在我國南海北部神狐海域,，成功鉆取獲得了高純度天然氣水合物實物樣品，不僅使我國成為繼美國,、日本,、印度之后第4個通過國家級研發(fā)計劃采到水合物實物樣品的國家，使我國天然氣水合物的調(diào)查研究水平一舉步入世界先進行列,，也使人類試圖利用這種新能源的努力成為可行,。
　　張洪濤指出，這次獲得了如此高純度的可燃冰樣品,，大大減輕了可燃冰資源利用研究的難度,?？梢詳嘌?，中國在南海海域的成功讓世界增強了信心，這對天然氣水合物的開發(fā)利用研究將起到極大的推動作用,。同時,，作為首次獲取高純度天然氣水合物實物樣品的國家,，我國的天然氣水合物研究同樣取得了歷史性突破，向前跨越了一大步,。據(jù)介紹,，南海天然氣水合物鉆探的第二航次工作已于5月19日繼續(xù)實施，我國科學家正奮戰(zhàn)在祖國南海海域,，進一步擴大航探范圍,，綜合評價區(qū)域天然氣水合物資源量。同時青藏高原凍土層以及東海,、南海等幾個重要地域的勘探規(guī)劃也已確定,。
　　天然氣水合物成為新型可用能源的目標，人類正離它越來越近,。
　　
　　數(shù)字
　　4：中國由此成為繼美國,、日本、印度之后第4個通過國家級研發(fā)計劃采到水合物實物樣品的國家,。
　　5：截至本次鉆獲天然氣水合物實物,，國土資源部累計投入經(jīng)費5億元。
　　9：國土資源部從1999年開始啟動天然氣水合物海上勘查,，歷經(jīng)9年,。
　　24：中國此次發(fā)現(xiàn)天然氣水合物的南海神狐海域，成為世界上第24個采到天然氣水合物實物樣品的地區(qū),。
　　164：1立方米天然氣水合物可以釋放出164立方米的天然氣,。
　　（2007年6月7日《光明日報》）