可燃冰样本
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中德科学家进行海上勘测。

　　1立方米可燃冰可转化为164立方米天然气和0.8立方米的水。

　　可燃冰被视为未来的能源，而且是一种能够满足人类千年需求的能源。

　　浩瀚的南海，浪奔浪流，潮起潮落，沉睡着大面积的可燃冰。

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　　可燃冰学名为天然气水合物，其主要成分是甲烷与水分子( CH4·H2O)，甲烷占80%-99.9%，可以直接点燃，因此又称之为“可燃冰”、“易燃冰”、“气冰”或“固体瓦斯”。充填甲烷的1立方米的可燃冰可转化为164立方米的天然气和0.8立方米的水，其能量密度是煤和黑色页岩的10倍左右，而且在燃烧以后几乎不产生任何残渣或废弃物，污染比煤、石油、天然气等要小得多，是一种能量密度高的能源。

　　前不久，中国和德国科学家在南海发现世界最大天然气水合物(俗称可燃冰)喷溢岩区的消息，让日益感受到能源紧缺的国人兴奋不已，更让天然气水合物资源调查中方首席科学家黄永样兴奋不已。

　　近日，这位国土资源部广州海洋地质调查局总工程师、教授级高工，带着从南海考察归来的喜悦，向记者谈起了他在海洋调查了5年的可燃冰。这种海底里可燃烧的冰，一直在他的心中燃烧。

　　亲眼目睹可燃冰

　　看上去就像普通的冰块，但更准确地说有些像酒精块

　　可燃冰是什么模样？黄永样曾经亲眼目睹。2001年，黄永样随国土资源部访问德国，在基尔大学看见过可燃冰，还亲手拿过。

　　他向记者描述道：“可燃冰乍看有些像普通的冰块，但更准确地说有些像酒精块，颜色呈乳白色，不透明。”

　　“拿着人类寻找了好多年的可燃冰，感觉很奇妙。”黄永样说，由于在20℃的温度下它很快就会融化为液体并挥发出甲烷天然气，他只体会了一会便迅速放回了液氮罐。

　　中国科学院广州地球化学研究所研究员陈多福也曾于2002年5月，在美国墨西哥湾开展海底天然气水合物考察，亲眼观测到自然环境下的可燃冰。

　　陈多福乘坐能载4人的深潜器，用半个多小时的时间，下潜到了约540米深的可燃冰典型分布区BusHill水合物丘海底。一块高30厘米、宽50厘米的可燃冰在探照灯下泛着美丽的橙光。

　　南海：一半海水一半火焰

　　经探测，南海可燃冰储量相当于中国现有已探明石油、天然气资源的一半

　　黄永样说，可燃冰可以说是另类天然气。因为它是天然气在0℃和30个大气压的作用下结晶而成的。在高于20℃的环境下，要好几百个大气压才能呈固态，必须放在液氮罐里。

　　从可燃冰的物理性质来看，可燃冰主要分布地点在北半球，且以太平洋边缘海域最多。从理论上讲，在我国南海、东海、黄海等近300万平方公里广大海域以及青藏高原的冻土层，都有可能存在可燃冰。

　　大海里之所以有可燃冰，是因为海水每深10米，海水的压力就增大1个大气压，海深300米就可达到30个大气压，在这以下的海里，只要温度低于0℃，天然气就会与水分子结合成为可燃冰。黄永样说，水太深了，接近地心，温度会升高，压力再大也不会形成可燃冰。因此，合理的海深应是300米-3500米，而且还要有甲烷气源。也就是说，海底要有体内含碳的鱼虾、藻类古生物尸体的沉积物，经过生物转化，可形成充足的甲烷气源。在温度、压力和气源三项条件都具备的情况下，便会在介质的空隙中生成可燃冰。

　　黄永样介绍说，按照可燃冰的生存条件，它通常分布在海洋大陆架外的陆坡、深海和深湖以及永久冰土带。大约27%的陆地(极地冰川冰土带和冰雪高山冻结岩)和90%的大洋水域是可燃冰的潜在区，其中大洋水域的30%可能是其气藏的发育区。

　　黄永样说，经过科学家们5年多的地球物理、地球化学等方面的探测证据表明，仅南海一地的储量就相当于中国现有已探明石油、天然气资源的一半。

　　南海，在中国古代的记载中又叫做“涨海”、“沸海”，是因为南海风高浪急，如同沸水一样起伏不停而得名。在它奔腾汹涌的浪涛下面，隐藏着无尽的宝藏。

　　1956年，莺歌海的渔民发现了沸水石油气苗，拉开了中国石油下海找油的序幕。随着南海地质调查的展开，人们发现，这里蕴藏着丰富的石油天然气。初步估计，整个南海的石油地质储量大致在230亿-300亿吨之间，约占中国总资源量的三分之一，是世界四大海洋油气聚集中心之一。南海因此被称为 “第二个波斯湾”。

　　黄永样说，更让人兴奋的是，从南海的水深、沉积物和地貌环境来看，它是中国可燃冰储量最丰富的地区。初步勘测结果表明，仅南海北部的可燃冰储量就已达到我国陆上石油总量的一半左右，此外，在西沙海槽已初步圈出可燃冰分布面积为5242平方公里，其资源量估算达4.1万亿立方米。按成矿条件推测，整个南海的可燃冰的资源量相当于我国常规油气资源量的一半。从这个意义上讲，说南海一半是海水一半是火焰，一点也不夸张。如能开发南海的可燃冰，像“西气东输”那样，实现“南气北输”，形成大的能源战略转移，将具有重大意义。

　　开采是柄“双刃剑”

　　要将温压条件十分苛刻的可燃冰从海中取出，有可能造成人类的灾难

　　黄永样说，在海洋的深水区，可燃冰主要存在于海底以下0～1100米的未固结沉积层中。因此，也有科学家将海域中的天然气水合物的开采形象地称为“深海浅挖”。开采可燃冰的一个国际性难题便是保证井底稳定，目前还没有一个工业化开采可燃冰的完美方案。但开采的方法基本确定，主要有热激化法、减压法和注入剂法三种。

　　热激化法：向可燃冰矿层注入热能(蒸气、热水、热盐水等)或利用火驱法，提升矿层地温以分解可燃冰。但这种方法热损耗大，效率较低。近年来，人们试验直接在井下加热，如采用井下电磁加热方法，使采收率高达70%，较其他方法更为有效。

　　减压法：开采可燃冰层下面存在的游离气，以便降低矿层压力，促使可燃冰分解。

　　化学试剂法：利用化学试剂掺入可燃冰改变其平衡条件、促其发生失稳作用进行开采。此法降低能耗明显，但费用昂贵。

　　可燃冰是不同于常规油气的新型能源，仅仅在低温和高压力状态下才是稳定的，往往同自然环境处于十分敏感的平衡之中，当环境变化时往往导致可燃冰的失稳和释放，要开采，人类还面临着许多新问题，甚至潜在着灾难性的危害。

　　首先，开采可燃冰可能会给生态造成一系列严重问题。由于可燃冰中绝大部分是甲烷这种反应快速、影响明显的温室气体，在导致全球气候变暖方面，甲烷所起的作用比二氧化碳要大10倍-20倍。全球可燃冰中甲烷量占地球上甲烷总量的99%以上，其甲烷的总量大致是大气中甲烷数量的3000倍。如果开采时甲烷气体大量泄漏于大气中，造成的温室效应将十分严重，使全球气候迅速变暖，灾难性地威胁人类生存环境。

　　此外，由于可燃冰经常作为沉积物的胶结物存在，它对沉积物的强度起着关键的作用。可燃冰的形成和分解能够影响沉积物的强度，一旦发生井喷，就会造成灾难性的地质塌陷，发生海啸、海底滑坡和海水毒化等灾害。可燃冰开发利用就像一柄“双刃剑”，在考虑其资源价值的同时，必须充分注意到有关的开发利用将给人类带来的严重环境灾难。只有合理地、科学地开发和利用，可燃冰才会真正为人类造福。

　　中国拉开可燃冰调查序幕

　　未来十年，将投入8.1亿元对这项新能源的资源量进行勘测

　　7月15日，德国“太阳号”科学考察船抵沪。此前，26名中德两国科学家以“太阳号”为技术平台，共同对南海海域可燃冰分布开展为期42天的综合地质考察。 新华社发

　　随着经济发展，中国能源供需矛盾日益突出，从1993年成为纯石油进口国。预计到2010年，中国石油净进口量将增至约1亿吨，2020年将增至2亿吨左右。对国外石油、天然气资源的依赖程度不断加大，如何保证中国能源安全和后续能源供应，直接关系到我国经济、社会的可持续发展，战略意义重大。

　　1990年，中科院兰州冰川研究所冻土工程国家重点试验室与莫斯科大学冻土专业学者合作开展室内可燃冰合成试验。其后，中国石油大学郭天民、西安交通大学刘芙蓉以及青岛海洋地质研究所等单位，均在实验室里合成出了可燃冰。

　　1997年中国地质科学院完成了“西太平洋气体水合物找矿前景与方法的调研”，认为我国南海和东海具备可燃冰的成藏条件和找矿前景。

　　而在勘探调查方面，从1999年开始，黄永样所在的广州海洋地质局承担了我国海域可燃冰的资源调查和评估工作，正式拉开了我国对可燃冰开展实质性的调查和研究的序幕。目前，该局已在我国南海北部海域发现了可证实这一资源存在的多种地质、地球物理和地球化学的重要的间接标志，初步证实在我国南海北部陆坡天然气水合物成矿条件良好，资源远景非常乐观。

　　据黄永样介绍，近5年来，他们共投入近亿元，通过人工地震、地质、地球物理、地球化学、海底摄像等一系列新的手段，已在南海北部陆坡、西沙海槽和东海陆坡等3处发现可燃冰存在的证据。在未来十年，我国将投入8.1亿元对这项新能源的资源量进行勘测。这项工作主要由该局承担。

　　中德科学家进行海上勘测。 资料图片

　　“太阳号”初访南海

　　中德科学家联手考察中国南海海域可燃冰分布

　　今年3月，广州海洋局与在海洋可燃冰调查与研究方面处于国际领先水平的德国基尔大学签署合作协议，共同开展南海北部陆坡甲烷和可燃冰分布、形成及其对环境的影响研究，以确定和评估该区域可燃冰的前景，并预测可燃冰在全球环境变化中的潜在影响。

　　6月2日，26名中德科学家从香港登上德国科学考察船“太阳号”，这艘在墨西哥湾、中美洲西海岸外海、美国俄勒冈外海等海域采获到可燃冰实物样品的科考船，在历时42天的科考中，通过海底电视观测和海底电视监测抓斗取样，首次发现了冷泉喷溢形成的、面积约430平方公里巨型碳酸盐岩，这证实冷泉仍在活动，更进一步证实了该工作海域陆坡浅表层存在可燃冰。

　　该项目的德国首席科学家、基尔大学海洋地球科学研究中心主任厄尔·塞斯博士，曾任多个可燃冰国际合作项目和4个可燃冰调查航次的首席科学家。他认为，此前发现天然气水合物的墨西哥湾、挪威海湾等都属于主动型大陆边缘，而中国南海的地形则属于被动型大陆边缘，具有特别的意义。他认为，这是目前世界上发现的最大的自生碳酸盐岩区。

　　中德科学家一致建议，借距工作区最近的中国香港九龙的名称，将该自生碳酸盐岩区中最典型的一个构造体命名为“九龙甲烷礁”。其中“龙”字代表了中国，“九”代表了多个研究团体的合作。同位素测年分析表明，“九龙甲烷礁”区域的碳酸盐结壳最早形成于大约4.5万年前，至今仍在释放甲烷气体。可燃冰气体喷溢形成的菌席和双壳类生物寄生在九龙甲烷礁区碳酸盐岩结壳裂隙中。

　　据黄永样介绍，此次考察通过卫星遥感、声波等技术，观测到了与可燃冰密切相关的双壳类生物，并获得大批双壳类生物及与之伴生的管状蠕虫；经过现场测试分析，发现了与陆坡浅表层天然气水合物存在密切相关的显著地球化学异常；首次运用水体地球化学站位调查，在工作海域不同水层中发现了甲烷异常，说明在调查区存在海底甲烷气体喷溢。他还说，尽管我国南海北部海域可燃冰资源前景乐观，但在海底浅表层形成天然气水合物的条件并不优越，从海底获取浅表层可燃冰的成功率不高。建议尽快实施海底钻探，以获取海底可燃冰实物。

　　开发可燃冰，海南大有可为

　　海洋大省在我国能源战略上占据一席之地

　　自1956年南海莺歌海海域发现“气苗”以来，海南在我国的能源战略上占据的一席之地就很难让人忽视。

　　到目前为止，南海勘探的海域面积仅有16万平方公里，而发现的石油储量有55.2亿吨，天然气储量有12万亿立方米。

　　上世纪80年代初，邓小平听取美国阿科公司董事长安德森对崖13-1气田的开发利用进行介绍后表态：“应坚决地干，一年可以增加不少化肥，还可以发电。”

　　随后，海南开始筹建30万吨合成氨、52万吨尿素的天然气化肥厂。这是我国第一家天然气大颗粒尿素企业，也是海南新型工业的一个阶梯。目前，入主海南的中海石油已在海南形成了年产132万吨尿素的装置，并建成了甲醛、复合肥等项目，南山电厂、洋浦电厂也成功实现油改气，正与香港建滔公司兴建全国最大的甲醇项目，世界最大的三聚氰胺项目也与荷兰DSM达成了意向性协议。石油天然气及其化工产业，正在海南工业中起着举足轻重的地位。这些项目建成后，海南将成为全国对天然气利用最多的省份之一。

　　人们有理由相信，随着南海可燃冰的发现和利用，石化产业将成为海南新型工业最有力的支撑。

　　随着进一步了解,好奇的人类发现——

　　神秘沉船原因有新说：

　　海底可燃冰释放气泡掀翻船

　　澳大利亚莫纳什大学的研究人员戴维·梅和约瑟夫·莫纳汉在《美国物理杂志》撰文说，由于可燃冰在受到干扰时就会分解，海底的甲烷气体以气泡形式浮上水面，如果单个气泡的半径大于或等于船体大小，那么它有可能把船掀翻。

　　他们说，随着气泡逐渐升至水面，其顶部的水会产生堆积，并将船只暂时抬升。堆积的水随后会流向气泡侧面，形成深深的凹槽，船会随着水流而陷入凹槽。在气泡最终破裂时还会有高速水流进入凹槽，使凹槽中产生旋涡，从而导致陷入的船只继续下沉。

　　位于英国和欧洲大陆之间的北海，海底就存在着大量可燃冰。其中距英国阿伯丁不远的一片较大海底甲烷喷发区域，被人称作“女巫洞”。最近，有人通过声纳勘测在这个区域中心发现一艘沉船残骸。

　　深海可燃冰寄生未知小虫

　　1997年美国科学家在北墨西哥湾观察海底一个可燃冰露出的大土丘时，看到上面有东西在动，随即他们惊奇地发现了一个稠密的属于新种的蠕虫群落。科学家们认为，可燃冰在墨西哥湾的大陆斜坡很常见，而这些被他们非正式地称之为冰虫的存在提示了一种以前不为人知的生态系的存在。

　　关于这些多毛类蠕虫的一系列非常基本的问题还有待于深入的研究。目前科学家们仅仅只是掌握了进一步研究冰虫的食物供应、早期生活史以及地球化学环境等问题的基本素材。初步的结论是，从各方面看，除了冰虫的栖息地外，它应该是一种非常原始的多毛类动物。但可以肯定的一点是，今后对冰虫洞穴的进一步考察必将得出新的更令人惊讶的认识。(完)(甘远志)