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，美國地質工作者在海洋中鑽探時，發現了一種看上去像普通乾冰的東西，當它從海底被撈上來後，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。據研究測試，這些像乾冰一樣的灰白色物質，是由天然氣與水在高壓低溫條件下結晶形成的固態混合物。目前的科研考察結果表明，它僅存在於海底或陸地凍土帶內。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”。

 科技人員通過海底照相機拍攝的南海北部陸坡存在可燃冰的相關地理特徵(2004年8月攝)

一名科技人員展示存放在冰庫裏的可燃冰間接證據(2005年10月19日攝)

“黑煙囪”橫截面是存在可燃冰的直接證據(2005年10月19日攝)

    科學家的研究結果表明，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採的石油、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，可燃冰的發現立即引起人們的關注。一些國家相繼把可燃冰作為後續能源進行開發研究，對可燃冰的科學考察取得可喜成績。美國、日本等國家先後在海底獲得了可燃冰實物樣品，而加拿大在凍土帶內找到了可燃冰。綜合考察表明，天然氣水合物資源量巨大，據保守估算，世界上天然氣水合物所含的有機碳的總資源量，相當於全球已知煤、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，燃燒後幾乎沒有污染，是一種綠色的新型能源。從其儲量之大、分佈範圍之廣和應用前景之好來看，它是石油、天然氣、煤等傳統能源之後最佳的接替能源。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並不容易。有關研究成果表明，可燃冰形成的必要條件是低溫和高壓，因而它主要存在於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，使人們採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、地質鑽探、樣品取存等方面的高技術和先進設備。

    可燃冰的開發利用更是世界性難題。科學家指出，開發可燃冰非常危險，由於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。且開採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，在今後幾十年內，它還是可望而不可及的。

    神狐海域 收穫神奇

    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個航次的調查工作，發現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，並取得了一系列地球物理學、地球化學、地質學、生物學等明顯證據。

    2003年12月底，廣州海洋地質調查局首次在南海北部海域，利用海底攝像技術在3000米深海底發現了灰白色團塊狀的沉積物質，分析認為，這種灰白色團塊狀物質是深部地層中的可燃冰分解後，甲烷氣體沿海底斷裂噴溢出海底後形成的。該結論得到國際可燃冰權威專家的認同。這一發現證實，中國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鑽探工作。鑽探由中國地質調查局統一組織部署,分兩個航次實施，由中國科學家主持科研和調度工作，同時有來自9個國家的外國科學家和工程技術人員參與工作。在航次鑽探開始前，科學家經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，確定了8個鑽探井位。

    5月1日淩晨，鑽探船在南海北部神狐海域的一號鑽探站位，鑽探獲取海底多段沉積物岩芯，樣品取自海底以下183米至201米，水深約1245米。科學家在現場對岩芯進行X-射線影像、紅外掃描和數十項測試分析，確認多個層段含有分散浸染狀和薄層狀天然氣水合物。考察人員在現場迅速剖開岩芯，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。

    “我們將保壓岩芯樣品放入水中，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、中國地質調查局張海啟博士向記者介紹當時的情景時，仍然十分興奮。

    據張海啟博士介紹，第一個站位取得成功後，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，其測試結果更是振奮人心，測井、溫度等各項分析數據證實，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類似分散浸染狀的水合物。“我們不僅只鑽了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現的全新類型樣品。”張海啟説。在神狐海域，我們獲得了一個神奇的成功。

    中國地質調查局副局長、總工程師張洪濤接受採訪時指出，我國首次實施鑽探，就成功獲取實物樣品，驗證了我國基礎地質工作的實力，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晶，體現了各部門的相互配合和大力支持。

    中國的發現讓人類離可燃冰更近

    由於能源的緊缺，國際社會高度關注天然氣水合物的開發利用。美國、日本等發達國家將其勘探和開發提高到能源安全的戰略高度予以重視，投入鉅資進行前期調查和研究，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、俄羅斯等國家已經進入可燃冰的初級開發階段。但是，可燃冰開發利用中存在的釋放出的二氧化碳難以解決的問題，仍然是可燃冰開發利用道路上的攔路虎。有些科學家甚至從保護環境的角度出發，建議終止開發利用可燃冰的研究。

    此次中國地質調查局在我國南海北部神狐海域，成功鑽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、印度之後第4個通過國家級研發計劃採到水合物實物樣品的國家，使我國天然氣水合物的調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。可以斷言，中國在南海海域的成功讓世界增加了信心，這對天然氣水合物的開發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。據介紹，南海天然氣水合物鑽探的第二航次工作已于5月19日繼續實施，我國科學家正奮戰在祖國南海海域，進一步擴大航探範圍，綜合評價區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。

    數字

    4：中國由此成為繼美國、日本、印度之後第4個通過國家級研發計劃採到水合物實物樣品的國家。

    5：截至本次鑽獲天然氣水合物實物，國土資源部累計投入經費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9年。

    24：中國此次發現天然氣水合物的南海神狐海域，成為世界上第24個採到天然氣水合物實物樣品的地區。

    164：1立方米天然氣水合物可以釋放出164立方米的天然氣。