可燃冰全稱甲烷氣水包合物（Methane clathrate）,，也稱作甲烷水合物、甲烷冰,、天然氣水合物,。最初人們認(rèn)為只有在太陽系外圍那些低溫、常出現(xiàn)冰的區(qū)域才可能出現(xiàn),，但后來發(fā)現(xiàn)在地球上許多海洋洋底的沉積物底下,，甚至地球大陸上也有可燃冰的存在，其蘊(yùn)藏量也較為豐富,。
甲烷氣水包合物在海洋淺水生態(tài)圈中是常見的成分,，他們通常出現(xiàn)在深層的沉淀物結(jié)構(gòu)中，或是在海床處露出,。甲烷氣水包合物據(jù)推測(cè)是因地理斷層深處的氣體遷移，以及沉淀,、結(jié)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(wěn)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(gè)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(jié)構(gòu)中,。據(jù)觀測(cè)的密度大約在 0.9 g/cm3,。一升的甲烷氣水包合物固體，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,，平均包含 168 升的甲烷氣體,。
甲烷形成一種結(jié)構(gòu)一型水合物，其每單位晶胞內(nèi)有兩個(gè)十二面體（20 個(gè)端點(diǎn)因此有 20 個(gè)水分子）和六個(gè)十四面體（tetrakaidecahedral）（24 個(gè)水分子）的水籠結(jié)構(gòu),。其水合值（hydratation value）20 可由 MAS NMR 來求得,。[2] 甲烷氣水包合物頻譜于 275 K 和 3.1 MPa下記錄，顯示出每個(gè)籠形都反映出峰值,，且氣態(tài)的甲烷也有個(gè)別的峰值,。
自 20 世紀(jì) 60 年代以來，人們陸續(xù)在凍土帶和海洋深處發(fā)現(xiàn)了一種可以燃燒的“冰”,。這種“可燃冰”在地質(zhì)上稱之為天然氣水合物（Natural Gas Hydrate,，簡(jiǎn)稱Gas Hydrate），又稱“籠形包合物”（Clathrate）,，分子結(jié)構(gòu)式為：CH4·nH2O,，現(xiàn)已證實(shí)分子結(jié)構(gòu)式為CH4·8H20。
天然氣水合物是一種白色固體物質(zhì),，外形像冰,，有極強(qiáng)的燃燒力,，可作為上等能源,。它主要由水分子和烴類氣體分子（主要是甲烷）組成,，所以也稱它為甲烷水合物。天然氣水合物是在一定條件（合適的溫度,、壓力,、氣體飽和度、水的鹽度,、PH值等）下,，由氣體或揮發(fā)性液體與水相互作用過程中形成的白色固態(tài)結(jié)晶物質(zhì)。 一旦溫度升高或壓強(qiáng)降低,，甲烷氣則會(huì)逸出,，固體水合物便趨于崩解。（1立方米的可燃冰可在常溫常壓下釋放164立方米的天然氣及0.8立方米的淡水）所以固體狀的天然氣水合物往往分布于水深大于 300 米 以上的海底沉積物或寒冷的永久凍土中,。海底天然氣水合物依賴巨厚水層的壓力來維持其固體狀態(tài)，其分布可以從海底到海底之下 1000 米 的范圍以內(nèi),，再往深處則由于地溫升高其固體狀態(tài)遭到破壞而難以存在,。
從物理性質(zhì)來看,，天然氣水合物的密度接近并稍低于冰的密度,，剪切系數(shù),、電解常數(shù)和熱傳導(dǎo)率均低于冰,。天然氣水合物的聲波傳播速度明顯高于含氣沉積物和飽和水沉積物,，中子孔隙度低于飽和水沉積物，這些差別是物探方法識(shí)別天然氣水合物的理論基礎(chǔ),。此外,，天然氣水合物的毛細(xì)管孔隙壓力較高。
可燃冰燃燒方程式
CH4·8 H2O + 2 O2 == CO2 + 10 H2O （反應(yīng)條件為“點(diǎn)燃”）
可燃冰是天然氣分子（烷類）被包進(jìn)水分子中,，在海底低溫與壓力下結(jié)晶形成的。形成可燃冰有三個(gè)基本條件：溫度,、壓力和原材料,。首先，可燃冰可在0℃以上生成，但超過20℃便會(huì)分解,。而海底溫度一般保持在2~4℃左右,；其次，可燃冰在0℃時(shí),，只需30個(gè)大氣壓即可生成,，而以海洋的深度，30個(gè)大氣壓很容易保證,，并且氣壓越大,，水合物就越不容易分解。最后,，海底的有機(jī)物沉淀,，其中豐富的碳經(jīng)過生物轉(zhuǎn)化，可產(chǎn)生充足的氣源,。海底的地層是多孔介質(zhì),，在溫度、壓力,、氣源三者都具備的條件下,，可燃冰晶體就會(huì)在介質(zhì)的空隙間中生成。
可燃冰是天然氣和水結(jié)合在一起的固體化合物,，外形晶瑩剔透，與冰相似,。由于含有大量甲烷等可燃?xì)怏w,，所以燃點(diǎn)很低，極易燃燒,。同等條件下,，可燃冰燃燒產(chǎn)生的能量比煤、石油,、天然氣要多出數(shù)十倍,，而且燃燒后不產(chǎn)生任何殘?jiān)蛷U氣，避免了最讓人們頭疼的污染問題,?？茖W(xué)家們?nèi)绔@至寶，把可燃冰稱作“屬于未來的能源”天然氣水合物在世界范圍內(nèi)廣泛存在,，這一點(diǎn)已得到廣大研究者的公認(rèn),。在地球上大約有27%的陸地是可以形成天然 氣水合物的潛在地區(qū)，而在世界大洋水域中約有90%的面積也屬這樣的潛在區(qū)域,。已發(fā)現(xiàn)的天然氣水合物主要存在于北極地區(qū)的永久凍土區(qū)和世界范圍內(nèi)的海底,、陸坡、陸基及海溝中。由于采用的標(biāo)準(zhǔn)不同,，不同機(jī)構(gòu)對(duì)全世界天然氣水合物儲(chǔ)量的估計(jì)值差別很大,。據(jù)潛在氣體聯(lián)合會(huì)（PGC，1981）估計(jì),，永久凍土區(qū)天然氣水合物資源量為1.4×1013～3.4×1016m3,，包括海洋天然氣水合物在內(nèi)的資源總量為7.6×1018m3。但是,，大多數(shù)人認(rèn)為儲(chǔ)存在汽水合物中的碳至少有1×1013t,，約是當(dāng)前已探明的所有化石燃料（包括煤、石油和天然氣）中碳含量總和的2倍,。由于天然氣水合物的非滲透性,，常常可以作為其下層游離天然氣的封蓋層,。因而,，加上汽水合物下層的游離氣體量這種估計(jì)還可能會(huì)大些。如果能證明這些預(yù)計(jì)屬實(shí)的話,，天然氣水合物將成為一種未來豐富的重要能源,。
甲烷氣水包合物受限于淺層的巖石圈內(nèi)（即 < 2000 m 深）。發(fā)現(xiàn)在一些必要條件下,，惟獨(dú)在極地大陸的沉積巖,，其表面溫度低于 0 °C，或是在水深超過 300 m ,，深層水溫大約 2 °C 的海洋沉積物底下,。大陸區(qū)域的蘊(yùn)藏量已確定位在西伯利亞和阿拉斯加 800 m 深的砂巖和泥巖床中。海生型態(tài)的礦床似乎分布于整個(gè)大陸棚,，且可能出現(xiàn)于沉積物的底下或是沉積物與海水接觸的表面,。他們甚至可能涵蓋更大量的氣態(tài)甲烷。
海洋生成
有兩種不同種類的海洋存量,。最常見的絕大多數(shù)（> 99%）都是甲烷包覆于結(jié)構(gòu)一型的包合物,，而且一般都在沉淀物的深處才能發(fā)現(xiàn)。在此結(jié)構(gòu)下,，甲烷中的碳同位素較輕（δ13C < -60‰）,，因此指出其是微生物由 CO2的氧化還原作用而來。這些位于深處礦床的包合物,，一般認(rèn)為應(yīng)該是從微生物產(chǎn)生的甲烷環(huán)境中原處形成,，因?yàn)檫@些包合物與四周溶解的甲烷其 δ13C 值是相似的。這些礦床座落于中深度范圍的區(qū)域內(nèi),，大約 300-500 m 厚的沉積物中（稱作氣水化合物穩(wěn)定帶(Gas Hydrate Stability Zone)或 GHSZ）,，且該處共存著溶于孔隙水的甲烷,。在這區(qū)域之下，甲烷只會(huì)以溶解型態(tài)存在,，并隨著沉積物表層的距離而濃度逐漸遞減,。而在這之上，甲烷是氣態(tài)的,。在大西洋大陸脊的布雷克海脊,，GHSZ 在 190 m 的深度開始延伸至 450 m 處，并于該點(diǎn)達(dá)到氣態(tài)的相平衡,。測(cè)量結(jié)果指出,，甲烷在 GHSZ 的體積占了 0-9% ，而在氣態(tài)區(qū)域占了大約 12% 的體積,。
在接近沉積物表層所發(fā)現(xiàn)較少見的第二種結(jié)構(gòu)中,，某些樣本有較高比例的碳?xì)浠衔镩L(zhǎng)鏈（<99% 甲烷）包含于結(jié)構(gòu)二型的包合物中。其甲烷的碳同位素較重（δ13C 為 -29 至 -57 ‰）,，據(jù)推斷是由沉積物深處的有機(jī)物質(zhì),，經(jīng)熱分解后形成甲烷而往上遷移而成。此種類型的礦床在墨西哥灣和里海等海域出現(xiàn),。
某些礦床具有介于微生物生成和熱生成類型的特性,，因此預(yù)估會(huì)出現(xiàn)兩種混合的型態(tài)。
氣水化合物的甲烷主要由缺氧環(huán)境下有機(jī)物質(zhì)的細(xì)菌分解,。在沉積物最上方幾厘米的有機(jī)物質(zhì)會(huì)先被好氧細(xì)菌所分解,，產(chǎn)生 CO2，并從沉積物中釋放進(jìn)水團(tuán)中,。在此區(qū)域的好氧細(xì)菌活動(dòng)中,，硫酸鹽會(huì)被轉(zhuǎn)變成硫化物。若沉淀率很低（< 1 厘米／千年）,、有機(jī)碳成分很低（<1%），且含氧量充足時(shí),，好氧細(xì)菌會(huì)耗光所有沉積物中的有機(jī)物質(zhì),。但該處的沉淀率和有機(jī)碳成分都很高，沉積物中的孔隙水僅在幾厘米深的地方是缺氧態(tài)的,，而甲烷會(huì)經(jīng)由厭氧細(xì)菌產(chǎn)生,。此類甲烷的生成是更為復(fù)雜的程序，需要各個(gè)種類的細(xì)菌活動(dòng),、一個(gè)還原環(huán)境（Eh -350 to -450 mV）,，且環(huán)境 pH 值需介于 6 至 8 之間。在某些海域（例如墨西哥灣）包合物中的甲烷至少會(huì)有部份是由有機(jī)物質(zhì)的熱分解所產(chǎn)生,，但大多是從石油分解而成,。[5] 包合物中的甲烷一般會(huì)具有細(xì)菌性的同位素特征，以及很高的 δ13C 值（-40 to -100‰），平均大約是 -65 ‰ ,。[6] 在固態(tài)包合物地帶的下方處,，沉積物里的大量甲烷可能以氣泡的方式釋放出來。
在給定的地點(diǎn)內(nèi)判定該處是否含有包合物,，大多可以透過觀測(cè)“海底仿擬反射”（Bottom Simulating Reflector,，或稱BSR）分布，以震測(cè)反射（seismic reflection）的方式來掃描洋底沉積物與包合物穩(wěn)定帶之間的接口處,，因而可觀測(cè)出一般沉積物和那些蘊(yùn)藏包合物沉積物之間的密度差異,。
蘊(yùn)藏量
海洋生成的甲烷包合物，蘊(yùn)藏量鮮為人知,。自從 1960 至 1970 年代,，包合物首次發(fā)現(xiàn)可能存在海洋中的那段時(shí)期，其預(yù)估的蘊(yùn)藏量就每十年以數(shù)量級(jí)的概估速度遞減,。曾經(jīng)預(yù)估過的蘊(yùn)藏量（高達(dá) 3×1018 m3[11]）是建構(gòu)在假設(shè)包合物非常稠密地散布在整片深海海床上,。然而，隨著我們對(duì)包合物化學(xué)和沉積學(xué)等知識(shí)進(jìn)一步的了解,，發(fā)現(xiàn)水合物只會(huì)在某個(gè)狹窄范圍內(nèi)（大陸棚）的深度下形成,，以及某些地點(diǎn)的深度范圍內(nèi)才會(huì)存在（10-30%部分的 GHSZ 區(qū)），而且通常是在低濃度（體積的0.9-1.5%）的地點(diǎn),。最新的估計(jì)強(qiáng)制采用直接取樣的方式,，指出全球含量介于 1×1015 和 5×1015 m3 之間[10]。這個(gè)預(yù)估結(jié)果,，對(duì)應(yīng)出大約 500 至 2500 個(gè)十億噸單位的碳 (Gt C),，比預(yù)估所有礦物燃料的 5000 Gt C 數(shù)量還少，但整體上卻超過所預(yù)估其他天然氣來源的約 230 Gt C,。在北極圈的永凍地帶,，其儲(chǔ)藏量預(yù)估可達(dá)約 400 Gt C[13]，但在南極區(qū)域并未估出可能的蘊(yùn)藏量,。這些是很大的數(shù)字,。相較于大氣中的總碳數(shù)也才大約 700 個(gè) Gt C。
這些近代的估計(jì)結(jié)果,，與當(dāng)初人們以為包合物為礦物燃料來源時(shí)（MacDonald 1990, Kvenvolden 1998）所提出的 10,000 to 11,000 Gt C （2×1016 m3）,，數(shù)量上明顯的要少。包合物藏量的縮減,，并未使其失去經(jīng)濟(jì)價(jià)值,，但縮減的整體含量和多數(shù)產(chǎn)地明顯過低的采集密度[10]，的確指出僅限某些地區(qū)的包合物礦床才能提供經(jīng)濟(jì)上的實(shí)質(zhì)價(jià)值,。
大陸生成
在大陸巖石內(nèi)的甲烷包合物會(huì)受限在深度 800 m 以上的砂巖或粉沙巖巖床中,。采樣結(jié)果指出,，這些包合物以熱力或微生物分解氣體的混合方式形成，其中較重的碳?xì)浠衔镏蟛艜?huì)選擇性地被分解,。這類的型態(tài)存在于阿拉斯加和西伯利亞,。儲(chǔ)量比地球上石油的總儲(chǔ)量還大幾百倍。這些可然冰都蘊(yùn)藏在全球各地的450米深的海床上,，表面看起來,，很象干冰，實(shí)際卻能燃燒,。在美東南沿海水下2700平方米面積的水化物中,，含有足夠供應(yīng)美國(guó)70多年的可燃冰。其儲(chǔ)量預(yù)計(jì)是常規(guī)儲(chǔ)量的2．6倍,，如果全部開發(fā)利用,，可使用100年左右。中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)和中南石油局第五物探大隊(duì)在藏北高原羌塘盆地開展的大規(guī)模地球物理勘探成果表明：繼塔里木盆地后,，西藏地區(qū)很有可能成為中國(guó)21世紀(jì)第二個(gè)石油資源戰(zhàn)略接替區(qū),。
開采設(shè)想
由于可燃冰在常溫常壓下不穩(wěn)定，因此開采可燃冰的方法設(shè)想有：①熱解法,。②降壓法,。③二氧化碳置換法。
全球蘊(yùn)藏的常規(guī)石油天然氣資源消耗巨大,，預(yù)計(jì)在四五十年之后就會(huì)枯竭,。能源危機(jī)讓人們憂心忡忡，而可燃冰就像是上天賜予人類的珍寶,，它年復(fù)一年地積累,，形成延伸數(shù)千乃至數(shù)萬里的礦床。僅僅是現(xiàn)在探明的可燃冰儲(chǔ)量,，就比全世界煤炭,、石油和天然氣加起來的儲(chǔ)量還要多幾倍。
科學(xué)家的評(píng)價(jià)結(jié)果表明,，僅僅在海底區(qū)域,，可燃冰的分布面積就達(dá)4000萬平方公里，占地球海洋總面積的1／4,。目前，世界上已發(fā)現(xiàn)的可燃冰分布區(qū)多達(dá)116處,，其礦層之厚,、規(guī)模之大，是常規(guī)天然氣田無法相比的,?？茖W(xué)家估計(jì),，海底可燃冰的儲(chǔ)量至少夠人類使用1000年。
分布區(qū)域
海底天然氣水合物作為 21 世紀(jì)的重要后續(xù)能源,，及其對(duì)人類生存環(huán)境及海底工程設(shè)施的災(zāi)害影響,，正日益引起科學(xué)家們和世界各國(guó)政府的關(guān)注。本世紀(jì)六十年代開始的深海鉆探計(jì)劃 (DSDP) 和隨后的大洋鉆探計(jì)劃 (ODP) 在世界各大洋與海域有計(jì)劃地進(jìn)行了大量的深海鉆探和海洋地質(zhì)地球物理勘查,，在多處海底直接或間接地發(fā)現(xiàn)了天然氣水合物,。
世界上海底天然氣水合物已發(fā)現(xiàn)的主要分布區(qū)是大西洋海域的墨西哥灣、加勒比海,、南美東部陸緣,、非洲西部陸緣和美國(guó)東海岸外的布萊克海臺(tái)等，西太平洋海域的白令海,、鄂霍茨克海,、千島海溝、沖繩海槽,、日本海,、四國(guó)海槽、日本南海海槽,、蘇拉威西海和新西蘭北部海域等,，東太平洋海域的中美洲海槽、加利福尼亞濱外和秘魯海槽等,，印度洋的阿曼海灣,，南極的羅斯海和威德爾海，北極的巴倫支海和波弗特海,，以及大陸內(nèi)的黑海與里海等,。
因此，從20 世紀(jì)80 年代開始,，美,、英、德,、加,、日等發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛投入巨資相繼開展了本土和國(guó)際海底天然氣水合物的調(diào)查研究和評(píng)價(jià)工作，同時(shí)美,、日,、加、印度等國(guó)已經(jīng)制定了勘查和開發(fā)天然氣水合物的國(guó)家計(jì)劃,。特別是日本和印度,，在勘查和開發(fā)天然氣水合物的能力方面已處于領(lǐng)先地位。
2009年9月中國(guó)地質(zhì)部門公布,，在青藏高原發(fā)現(xiàn)了一種名為可燃冰(又稱天然氣水合物)的環(huán)保新能源,，預(yù)計(jì)十年左右能投入使用,。這是中國(guó)首次在陸域上發(fā)現(xiàn)可燃冰，使中國(guó)成為加拿大,、美國(guó)之后,，在陸域上通過國(guó)家計(jì)劃鉆探發(fā)現(xiàn)可燃冰的第三個(gè)國(guó)家。初略的估算,，遠(yuǎn)景資源量至少有350億噸油當(dāng)量,。
開發(fā)
1960年，前蘇聯(lián)在西伯利亞發(fā)現(xiàn)了可燃冰,，并于1969年投入開發(fā),；
美國(guó)于1969年開始實(shí)施可燃冰調(diào)查，1998年把可燃冰作為國(guó)家發(fā)展的戰(zhàn)略能源列入國(guó)家級(jí)長(zhǎng)遠(yuǎn)計(jì)劃,；
日本開始關(guān)注可燃冰是在1992年,；
完成周邊海域的可燃冰調(diào)查與評(píng)價(jià)。但最先挖出可燃冰的是德國(guó),。
2000年開始,，可燃冰的研究與勘探進(jìn)入高峰期，世界上至少有30多個(gè)國(guó)家和地區(qū)參與其中,。其中以美國(guó)的計(jì)劃最為完善——總統(tǒng)科學(xué)技術(shù)委員會(huì)建議研究開發(fā)可燃冰,，參、眾兩院有許多人提出議案,，支持可燃冰開發(fā)研究,。美國(guó)每年用于可燃冰研究的財(cái)政撥款達(dá)上千萬美元。
為開發(fā)這種新能源,，國(guó)際上成立了由19個(gè)國(guó)家參與的地層深處海洋地質(zhì)取樣研究聯(lián)合機(jī)構(gòu),，有50個(gè)科技人員駕駛著一艘裝備有先進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)施的輪船從美國(guó)東海岸出發(fā)進(jìn)行海底可燃冰勘探。這艘可燃冰勘探專用輪船的7層船艙都裝備著先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備,，是當(dāng)今世界上唯一的一艘能從深海下巖石中取樣的輪船,，船上裝備有能用于研究沉積層學(xué)、古人種學(xué),、巖石學(xué),、地球化學(xué)、地球物理學(xué)等的實(shí)驗(yàn)設(shè)備,。這艘專用輪船由得克薩斯州A·M大學(xué)主管,，英、德,、法,、日、澳、美科學(xué)基金會(huì)及歐洲聯(lián)合科學(xué)基金會(huì)為其提供經(jīng)濟(jì)援助,。
商業(yè)用途
沉淀物生成的甲烷水合物含量可能還包含了 2 至 10 倍的已知的傳統(tǒng)天然氣量。這代表它是未來很有潛力的重要礦物燃料來源,。然而,，在大多數(shù)的礦床地點(diǎn)很可能都過于分散而不利于經(jīng)濟(jì)開采。另外面臨經(jīng)濟(jì)開采的問題還有：偵測(cè)可采行的儲(chǔ)西藏,、以及從水合物礦床開采甲烷氣體的技術(shù)開發(fā),。在日本，已進(jìn)行一項(xiàng)研發(fā)計(jì)劃,，預(yù)計(jì)要在2016年進(jìn)行商業(yè)規(guī)模的開采,。2006 年八月，中國(guó)大陸宣布計(jì)劃,，耗資 8000 萬元（1000 萬美元）在未來的十年內(nèi)研究天然氣水化合物[16],。而另一個(gè)富潛力的經(jīng)濟(jì)儲(chǔ)西藏于墨西哥灣，可能更包含了大約 1010 m3 的甲烷資源,。
只有四個(gè)國(guó)家有能力開采“可燃冰”這種礦物,，分別為：美國(guó)、日本,、印度及中國(guó)
中國(guó)狀況
作為世界上最大的發(fā)展中的海洋大國(guó),，我國(guó)能源短缺十分突出。我國(guó)的油氣資源供需差距很大,， 1993 年我國(guó)已從油氣輸出國(guó)轉(zhuǎn)變?yōu)閮?a class="innerlink" title="進(jìn)口" jquery1299504904109="58">進(jìn)口國(guó),， 1999 年進(jìn)口石油 4000 多萬噸， 2000 年進(jìn)口石油近 7000 萬噸,，預(yù)計(jì) 2010 石油缺口可達(dá) 2 億噸,。因此急需開發(fā)新能源以滿足經(jīng)濟(jì)中國(guó)的高速發(fā)展。海底天然氣水合物資源豐富,，其上游的勘探開采技術(shù)可借鑒常規(guī)油氣,，下游的天然氣運(yùn)輸、使用等技術(shù)都很成熟,。因此,，加強(qiáng)天然氣水合物調(diào)查評(píng)價(jià)是貫徹實(shí)施黨中央、國(guó)務(wù)院確定的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要措施,，也是開發(fā)我國(guó)二十一世紀(jì)新能源,、改善能源結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)綜合國(guó)力及國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力,、保證經(jīng)濟(jì)安全的重要途徑,。
中國(guó)對(duì)海底天然氣水合物的研究與勘查已取得一定進(jìn)展，在南海西沙海槽等海區(qū)已相繼發(fā)現(xiàn)存在天然氣水合物的地球物理標(biāo)志 BSR ,，這表明中國(guó)海域也分布有天然氣水合物資源,，值得我們開展進(jìn)一步的工作,；同時(shí)青島海洋地質(zhì)研究所已建立有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的天然氣水合物實(shí)驗(yàn)室并成功點(diǎn)燃天然氣水合物。
2005年4月14日,，中國(guó)在北京舉行中國(guó)地質(zhì)博物館收藏我國(guó)首次發(fā)現(xiàn)的天然氣水合物碳酸鹽巖標(biāo)本儀式,。
宣布中國(guó)首次發(fā)現(xiàn)世界上規(guī)模最大被作為“可燃冰”即天然氣水合物存在重要證據(jù)的“冷泉”碳酸鹽巖分布區(qū)，其面積約為430平方公里,。
該分布區(qū)為中德雙方聯(lián)合在我國(guó)南海北部陸坡執(zhí)行“太陽號(hào)”科學(xué)考察船合作開展的南海天然氣水合物調(diào)查中首次發(fā)現(xiàn),。冷泉碳酸鹽巖的形成被認(rèn)為與海底天然氣水合物系統(tǒng)和生活在冷泉噴口附近的化能生物群落的活動(dòng)有關(guān)。此次科考期間,，在南海北部陸坡東沙群島以東海域發(fā)現(xiàn)了大量的自生碳酸鹽巖,，其水深范圍分別為550米～650米和750米～800米，海底電視觀察和電視抓斗取樣發(fā)現(xiàn)海底有大量的管狀,、煙囪狀,、面包圈狀、板狀和塊狀的自生碳酸鹽巖產(chǎn)出,，它們或孤立地躺在海底上,，或從沉積物里突兀地伸出來，來自噴口的雙殼類生物殼體呈斑狀散布其間,，巨大碳酸鹽巖建造體在海底屹立,，其特征與哥斯達(dá)黎加邊緣海和美國(guó)俄勒崗?fù)夂Ｋl(fā)現(xiàn)的“化學(xué)礁”類似，而規(guī)模卻更大,。
“可燃冰”是由天然氣與水分子結(jié)合形成的外觀似冰的白色或淺灰色固態(tài)結(jié)晶物質(zhì),，因其成分的80%～99.9%為甲烷，這些碳酸鹽巖的形成和分布記錄了富含甲烷流體的類型,、性質(zhì),、來源、強(qiáng)度變化及其與海底可能存在的水合物系統(tǒng)的關(guān)系等情況,。
中德科學(xué)家一致建議,，借距工作區(qū)最近的中國(guó)香港九龍的名謂，將該自生碳酸鹽巖區(qū)中最典型的一個(gè)構(gòu)造體命名為“九龍甲烷礁”,，其中“龍”字代表了中國(guó),，“九”代表了多個(gè)研究團(tuán)體的合作。
按照戰(zhàn)略規(guī)劃的安排,，2006年—2020年是調(diào)查階段,，2020年—2030年是開發(fā)試生產(chǎn)階段，2030年—2050年,，中國(guó)可燃冰將進(jìn)入商業(yè)生產(chǎn)階段,。
青藏高原發(fā)現(xiàn)新能源可燃冰 至少350億噸油當(dāng)量
中國(guó)國(guó)土資源部總工程師張洪濤先生09年9月25日在北京介紹，中國(guó)地質(zhì)部門在青藏高原發(fā)現(xiàn)了一種名為可燃冰(又稱天然氣水合物)的環(huán)保新能源，預(yù)計(jì)十年左右能投入使用,。
在當(dāng)天的新聞發(fā)布會(huì)上,，張洪濤說，這是中國(guó)首次在陸域上發(fā)現(xiàn)可燃冰,，使中國(guó)成為加拿大,、美國(guó)之后，在陸域上通過國(guó)家計(jì)劃鉆探發(fā)現(xiàn)可燃冰的第三個(gè)國(guó)家,。
他介紹，初略的估算,，遠(yuǎn)景資源量至少有350億噸油當(dāng)量,。
可燃冰是水和天然氣在高壓、低溫條件下混合而成的一種固態(tài)物質(zhì),，具有使用方便,、燃燒值高、清潔無污染等特點(diǎn),，是公認(rèn)的地球上尚未開發(fā)的最大新型能源,。
“可燃冰”開采影響環(huán)境 中國(guó)預(yù)計(jì)10年后試采
天然氣水合物藏的開采會(huì)改變它賴以賦存的溫度、壓力條件,，引起天然氣水合物的分解,，因此，在‘可燃冰’的開采過程中如果不能有效實(shí)現(xiàn)對(duì)溫壓條件的控制,，就可能引發(fā)一系列環(huán)境問題,，如溫室效應(yīng)的加劇、海洋生態(tài)的變化以及海底滑塌等,。 [1]
日本狀況
迫于發(fā)展需求,、急于改變能源依賴他人局面的日本把目光投向了海底沉睡的“能源水晶”——天然氣水合物，也稱“可燃冰”,。(它是水和天然氣在中高壓和低溫條件下混合時(shí)產(chǎn)生的晶體物質(zhì),，外貌極似冰雪，點(diǎn)火即可燃燒,。)在日本附近平靜的太平洋海面下3000英尺,，數(shù)以億噸的可燃冰正等待被人們利用。日本認(rèn)為,，如果這些資源能為日本所用,，將大大改善它依賴從中東和印尼進(jìn)口能源的困境。據(jù)初步估算,，這些“可燃燒的冰塊”可供日本全國(guó)14年之用,。但開發(fā)這些未明資源的同時(shí)，有一個(gè)關(guān)鍵問題必須應(yīng)對(duì)：環(huán)境保護(hù)。
在本州島海岸線30英里外,，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一條蘊(yùn)藏量驚人的海溝：在海溝里的甲烷呈水晶狀,，大約有500米厚，總量達(dá)40萬億立方米,。這個(gè)儲(chǔ)量盡管還不能與沙特或者俄羅斯的石油資源相比,，但也足夠日本用上一陣了。日本科學(xué)家們對(duì)這一結(jié)果很是興奮,，他們表示將盡快拿出合適的方案開采這些被遺忘的資源,。
相比日本，擁有廣袤海洋資源的加拿大可謂在這方面先行一步,。他們通常采用“降壓”的方法開采此類冰凍資源,，即先在冰層中打許多很深的孔，然后借助大量抽水機(jī)降低打孔帶來的重壓,，從而讓有用的甲烷氣體從海水中分離出來,，慢慢浮至人力便于提取的深度。日加兩國(guó)科學(xué)家決定合作,，采用這個(gè)最有效的辦法開采本州島附近海域發(fā)現(xiàn)的資源,。
日本政府很快同意了這個(gè)開采方法，先期的演練工作已在今年4月完成,，其余各項(xiàng)測(cè)試將在2008年初完成,。
向日本招手的除了巨大能源，還有很多看不見的危險(xiǎn),。比如,，在“降壓”方法的第三個(gè)步驟，降壓讓大量的甲烷氣體慢慢浮上海面,，這些溫室氣體的出現(xiàn)會(huì)對(duì)全球氣溫造成什么樣的影響還不得而知,。日本政府也對(duì)此表示，他們一直高度重視環(huán)境的保護(hù)問題,，絕不會(huì)為了能源犧牲環(huán)境,，他們已安排許多先期測(cè)試以防萬一。
這還是開采成功后的顧慮,，在開采過程中依然有許多未知威脅,。科學(xué)家們提醒日本政府在開采中必須警惕海底的海溝崩塌,。表面平靜的海洋底下究竟在進(jìn)行著哪些變化,，人們還沒有完全搞清楚。如果開采中一個(gè)不小心造成目標(biāo)海溝坍塌或是類似于泥石流的災(zāi)難,，不僅會(huì)給開采國(guó)帶來巨大人力,、財(cái)力損失,，由此泄露的大量溫室氣體更會(huì)讓世界擔(dān)憂。
大規(guī)模地在海底鉆孔,、安置各種設(shè)備無疑會(huì)讓魚類遠(yuǎn)離海岸,，生活在海邊的漁民們的收入自然會(huì)受到不小的影響。日本的漁民已經(jīng)表達(dá)了這樣的擔(dān)憂,。
天然氣水合物在給人類帶來新的能源前景的同時(shí),，對(duì)人類生存環(huán)境也提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。天然氣水合物中的甲烷,，其
溫室效應(yīng)為 CO2 的20 倍,，溫室效應(yīng)造成的異常氣候和海面上升正威脅著人類的生存。全球海底天然氣水合物中的甲烷總量約為地球大氣中甲烷總量的 3000 倍,，若有不慎,，讓海底天然氣水合物中的甲烷氣逃逸到大氣中去，將產(chǎn)生無法想象的后果,。而且固結(jié)在海底沉積物中的水合物，一旦條件變化使甲烷氣從水合物中釋出,，還會(huì)改變沉積物的物理性質(zhì),，極大地降低海底沉積物的工程力學(xué)特性，使海底軟化,，出現(xiàn)大規(guī)模的海底滑坡,，毀壞海底工程設(shè)施，如：海底輸電或通訊電纜和海洋石油鉆井平臺(tái)等,。
天然可燃冰呈固態(tài)，不會(huì)像石油開采那樣自噴流出,。如果把它從海底一塊塊搬出,，在從海底到海面的運(yùn)送過程中，甲烷就會(huì)揮發(fā)殆盡,，同時(shí)還會(huì)給大氣造成巨大危害,。為了獲取這種清潔能源，世界許多國(guó)家都在研究天然可燃冰的開采方法,?？茖W(xué)家們認(rèn)為，一旦開采技術(shù)獲得突破性進(jìn)展,，那么可燃冰立刻會(huì)成為21世紀(jì)的主要能源,。
可燃冰是天然氣和水結(jié)合在一起的固體化合物，外形晶瑩剔透,，與冰相似,。由于含有大量甲烷等可燃?xì)怏w,，所以燃點(diǎn)很低，極易燃燒,。同等條件下,，可燃冰燃燒產(chǎn)生的能量比煤、石油,、天然氣要多出數(shù)十倍,，而且燃燒后不產(chǎn)生任何殘?jiān)?/font>和廢氣，避免了最讓人們頭疼的污染問題,?？茖W(xué)家們?nèi)绔@至寶，把可燃冰稱作“屬于未來的能源”,。
可燃冰這種寶貝,，是一種干凈清潔的新能源，可是來之不易,，它的誕生至少要滿足三個(gè)條件：第一是溫度不能太高,，如果溫度高于20℃，它就會(huì)“煙消云散”,，所以,，海底的溫度最適合可燃冰的形成；第二是壓力要足夠大,，海底越深壓力就越大,，可燃冰也就越穩(wěn)定；第三是要有甲烷氣源,，海底古生物尸體的沉積物,，被細(xì)菌分解后會(huì)產(chǎn)生甲烷。所以,，可燃冰在世界各大洋中均有分布,。
2011年1月，由國(guó)土資源部廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局完成的《南海北部神狐海域天然氣水合物鉆探成果報(bào)告》通過終審,?！秷?bào)告》顯示，科考人員在我國(guó)南海北部神狐海域鉆探目標(biāo)區(qū)內(nèi),，圈定11個(gè)可燃冰礦體,，預(yù)測(cè)儲(chǔ)量約為194億立方米。2007年5月,，廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局組織實(shí)施了我國(guó)首個(gè)可燃冰鉆探航次,，在南海北部神狐海域，歷時(shí)52天,，完成先導(dǎo)孔鉆探8個(gè),、取心孔鉆探5個(gè),，在其中3個(gè)鉆孔發(fā)現(xiàn)并獲取了可燃冰實(shí)物樣品，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)可燃冰勘探的重大突破,。在接下來的兩年時(shí)間內(nèi),，廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局利用鉆探現(xiàn)場(chǎng)成果、室內(nèi)樣品分析及地球物理處理成果資料,，結(jié)合以往資料,，通過測(cè)井評(píng)價(jià)、有井約束地震反演,、礦體描述等,，開展了可燃冰成礦地質(zhì)條件和富集特征研究，計(jì)算了鉆探區(qū)可燃冰資源量,，提交了成果報(bào)告,。研究人員在140平方公里的鉆探目標(biāo)區(qū)內(nèi)，圈定出11個(gè)可燃冰礦體,，含礦區(qū)總面積約22平方公里,，礦層平均有效厚度約20米，預(yù)測(cè)儲(chǔ)量約194億立方米,。這是一個(gè)令人振奮的數(shù)據(jù),，科考人員對(duì)含可燃冰樣品氣體組分及同位素分析表明，鉆探區(qū)可燃冰富集層位氣體主要為甲烷,，其平均含量高達(dá)98.1%,，主要為微生物成因氣,?！秷?bào)告》顯示，獲得可燃冰的三個(gè)站位的飽和度最高值分別為25.5%,、46%和43%,，是目前世界上已發(fā)現(xiàn)可燃冰地區(qū)中飽和度最高的地方。
2010年10月,，我國(guó)第一艘可燃冰綜合調(diào)查船“海洋六號(hào)”,，在廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局侖頭碼頭鳴笛，正式入列我國(guó)海洋地質(zhì)調(diào)查船隊(duì)建制,。廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局局長(zhǎng)馬申達(dá)介紹說,，“海洋六號(hào)”可燃冰綜合調(diào)查船，是依據(jù)我國(guó)海域特點(diǎn)和海洋地質(zhì)需要,，由我國(guó)自主設(shè)計(jì),、建造的第一艘可燃冰綜合調(diào)查船，它將以海底可燃冰資源調(diào)查為主,，兼顧其他海洋地質(zhì),、海洋礦產(chǎn)資源調(diào)查工作,。它的入列，將加快我國(guó)海洋可燃冰調(diào)查步伐,?！昂Ｑ罅?hào)”船長(zhǎng)106米、寬17.4米,，最大吃水5.7米,，設(shè)計(jì)排水量4600噸，續(xù)航力15000海里,，調(diào)查船采用了電力推進(jìn)系統(tǒng),、動(dòng)力定位、全回轉(zhuǎn)舵槳等國(guó)際先進(jìn)技術(shù)及設(shè)備,，配置了4000米級(jí)深海水下機(jī)器人“海獅號(hào)”,、深水多波束測(cè)深系統(tǒng)、深水淺地層剖面系統(tǒng)等,，總造價(jià)4億元,，裝備條件在我國(guó)海洋地質(zhì)調(diào)查隊(duì)伍中首屈一指。
