冰中之火知易求難

    天然氣水合物又稱可燃冰。二十世紀(jì)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(dāng)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(xué)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(xué)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(dāng)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(yīng)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(jì)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(shè)備。

    可燃冰的開發(fā)利用更是世界性難題。科學(xué)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(yīng)”十分嚴(yán)重。且開采時還有可能導(dǎo)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(zāi)難。因此有人認(rèn)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)，它還是可望而不可及的。

    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(xué)、地球化學(xué)、地質(zhì)學(xué)、生物學(xué)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(rèn)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(rèn)同。這一發(fā)現(xiàn)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(xué)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(xué)家和工程技術(shù)人員參與工作。在航次鉆探開始前，科學(xué)家經(jīng)過地球物理資料的精細(xì)處理和反復(fù)研究，圈定出2個重要目標(biāo)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。科學(xué)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(rèn)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(xì)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(lán)色的，非常旺盛。”航次首席科學(xué)家、中國地質(zhì)調(diào)查局張海啟博士向記者介紹當(dāng)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(dá)34米，氣體中甲烷的含量高達(dá)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(yuǎn)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(chǔ)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(yuǎn)景。這一巨大成功，凝聚了全國各地、各單位上百位科學(xué)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(dá)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(xué)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。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(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(xué)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(biāo)，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。