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(guò)程中形成的白色固態(tài)結(jié)晶物質(zhì)。 一旦溫度升高或壓力降低，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(lái)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(lái)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。
可燃冰的成因 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(guò)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(guò)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。
可燃冰的資源量 世界上絕大部分的天然氣水合物分布在海洋里，據(jù)估算，海洋里天然氣水合物的資源量是陸地上的 100 倍以上。據(jù)最保守的統(tǒng)計(jì)，全世界海底天然氣水合物中貯存的甲烷總量約為 1.8 億億立方米 (18000 × 1012m3 ) ，約合 1.1 萬(wàn)億噸 (11 × 1012t) ，如此數(shù)量巨大的能源是人類未來(lái)動(dòng)力的希望，是 21 世紀(jì)具有良好前景的后續(xù)能源。
可燃冰被西方學(xué)者稱為“21世紀(jì)能源”或“未來(lái)新能源”。迄今為止，在世界各地的海洋及大陸地層中，已探明的“可燃冰”儲(chǔ)量已相當(dāng)于全球傳統(tǒng)化石能源(煤、石油、天然氣、油頁(yè)巖等)儲(chǔ)量的兩倍以上，其中海底可燃冰的儲(chǔ)量夠人類使用1000年。
可燃冰的缺點(diǎn)
天然氣水合物在給人類帶來(lái)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(wú)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。
海底寶貝來(lái)之不易 可燃冰是天然氣和水結(jié)合在一起的固體化合物，外形與冰相似。由于含有大量甲烷等可燃?xì)怏w，因此極易燃燒。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(wèn)題�？茖W(xué)家們?nèi)绔@至寶，把可燃冰稱作“屬于未來(lái)的能源”。
可燃冰這種寶貝可是來(lái)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。
全球分布區(qū)多達(dá)116處 根據(jù)專家預(yù)測(cè)，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(wàn)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(lái)的儲(chǔ)量還要多幾百倍。
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(wàn)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(wú)法相比的。科學(xué)家估計(jì)，海底可燃冰的儲(chǔ)量至少夠人類使用1000年。
開(kāi)采不當(dāng)會(huì)引發(fā)災(zāi)難 天然可燃冰呈固態(tài)，不會(huì)像石油開(kāi)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(guò)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(kāi)采方法。科學(xué)家們認(rèn)為，一旦開(kāi)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。
相反，如果開(kāi)采不當(dāng)，后果絕對(duì)是災(zāi)難性的。在導(dǎo)致全球氣候變暖方面，甲烷所起的作用比二氧化碳要大20倍；而可燃冰礦藏哪怕受到最小的破壞，都足以導(dǎo)致甲烷氣體的大量泄漏，從而引起強(qiáng)烈的溫室效應(yīng)。另外，陸緣海邊的可燃冰開(kāi)采起來(lái)十分困難，一旦出了井噴事故，就會(huì)造成海嘯、海底滑坡、海水毒化等災(zāi)害。所以，可燃冰的開(kāi)發(fā)利用就像一柄“雙刃劍”，需要小心對(duì)待。 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(kāi)發(fā)；美國(guó)于1969年開(kāi)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(kāi)始關(guān)注可燃冰是在1992年，目前已基本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(kāi)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(kāi)發(fā)可燃冰，參、眾兩院有許多人提出議案，支持可燃冰開(kāi)發(fā)研究。美國(guó)目前每年用于可燃冰研究的財(cái)政拔款達(dá)上千萬(wàn)美元。
為開(kāi)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。 世界上可燃冰的分布
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(kāi)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。到目前為止，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?tīng)柡�，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(kāi)始，美、英、德、加、日等發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛投入巨資相繼開(kāi)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(kāi)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(kāi)發(fā)天然氣水合物的能力方面已處于領(lǐng)先地位。
可燃冰在中國(guó)的狀況
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。目前我國(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)閮暨M(jìn)口國(guó)， 1999 年進(jìn)口石油 4000 多萬(wàn)噸， 2000 年進(jìn)口石油近 7000 萬(wàn)噸，預(yù)計(jì) 2010 石油缺口可達(dá) 2 億噸。因此急需開(kāi)發(fā)新能源以滿足中國(guó)經(jīng)濟(jì)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(kāi)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(kāi)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。
我國(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(kāi)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。
我國(guó)發(fā)現(xiàn)海底可燃冰 2005年4月14日，我國(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。
宣布我國(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(yáng)號(hào)”科學(xué)考察船合作開(kāi)展的南中國(guó)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(lái)，來(lái)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(lái)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。
本文來(lái)自：逍遙右腦記憶 http://www.yy-art.cn/chuzhong/930412.html
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