了魚類，石油，天然氣，礦藏，可燃冰，航道，戰(zhàn)略價(jià)值……還有什么是我們不需要？

【專家解說】：“可燃冰”的主要成分是甲烷與水分子(CH4·H2O)。它的形成與海底石油、天然氣的形成過程相仿，而且密切相關(guān)。埋于海底地層深處的大量有機(jī)質(zhì)在缺氧環(huán)境中，厭氣性細(xì)菌把有機(jī)質(zhì)分解，最后形成石油和天然氣(石油氣)。其中許多天然氣又被包進(jìn)水分子中，在海底的低溫與壓力下又形成“可燃冰”。這是因?yàn)樘烊粴庥袀€(gè)特殊性能，它和水可以在溫度2～5攝氏度內(nèi)結(jié)晶，這個(gè)結(jié)晶就是“可燃冰”。 有天然氣的地方不一定都有“可燃冰”，因?yàn)樾纬伞翱扇急背藟毫χ饕€在于低溫，所以一般在冰土帶的地方較多。長期以來，有人認(rèn)為我國的海域緯度較低，不可能存在“可燃冰”；而實(shí)際上我國東海、南海都具備生成條件。 東海底下有個(gè)東海盆地，面積達(dá)25萬平方公里。經(jīng)20年勘測，該盆地已獲得1484億立方米天然氣探明加控制儲量。爾后，中國工程院院士、海洋專家金翔龍帶領(lǐng)的課題組根據(jù)天然氣水化物存在的必備條件，在東海找出了“可燃冰”存在的溫度和壓力范圍，并根據(jù)地溫梯度、結(jié)合東海地質(zhì)條件，勾畫出“可燃冰”的分布區(qū)域，計(jì)算出它的穩(wěn)定帶的厚度，對資源量做了初步評估，得出“蘊(yùn)藏量很可觀”結(jié)論。這為周邊地區(qū)在新世紀(jì)使用高效新能源開辟了更廣闊的前景。 1立方米可燃冰可轉(zhuǎn)化為164立方米的天然氣和0.8立方米的水?？茖W(xué)家估計(jì)，海底可燃冰分布的范圍約4000萬平方公里，占海洋總面積的10%，海底可燃冰的儲量夠人類使用1000年。 隨著研究和勘測調(diào)查的深入，世界海洋中發(fā)現(xiàn)的可燃冰逐漸增加，1993年海底發(fā)現(xiàn)57處，2001年增加到88處。據(jù)探查估算，美國東南海岸外的布萊克海嶺，可燃冰資源量多達(dá)180億噸，可滿足美國105年的天然氣消耗；日本海及其周圍可燃冰資源可供日本使用100年以上。 據(jù)專家估計(jì)，全世界石油總儲量在2700億噸到6500億噸之間。按照目前的消耗速度，再有50－60年，全世界的石油資源將消耗殆盡?？扇急陌l(fā)現(xiàn)，讓陷入能源危機(jī)的人類看到新希望。 重大戰(zhàn)略意義下的聯(lián)手勘測 今年6月2日，26名中德科學(xué)家從香港登上德國科學(xué)考察船“太陽號”，開始了對南海42天的綜合地質(zhì)考察。通過海底電視觀測和海底電視監(jiān)測抓斗取樣，首次發(fā)現(xiàn)了面積約430平方公里的巨型碳酸鹽巖。 中德科學(xué)家一致建議，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，“九”代表了多個(gè)研究團(tuán)體的合作。同位素測年分析表明，“九龍甲烷礁”區(qū)域的碳酸鹽結(jié)殼最早形成于大約4.5萬年前，至今仍在釋放甲烷氣體。 中方首席科學(xué)家、廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局總工程師黃永樣對此極為興奮，他說，探測證據(jù)表明：僅南海北部的可燃冰儲量，就已達(dá)到我國陸上石油總量的一半左右；此外，在西沙海槽已初步圈出可燃冰分布面積5242平方公里，其資源估算達(dá)4.1萬億立方米。 我國從1993年起成為純石油進(jìn)口國，預(yù)計(jì)到2010年，石油凈進(jìn)口量將增至約1億噸，2020年將增至2億噸左右。因此，查清可燃冰家底及開發(fā)可燃冰資源，對我國的后續(xù)能源供應(yīng)和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，戰(zhàn)略意義重大。 黃永樣介紹，在未來十年，我國將投入8.1億元對這項(xiàng)新能源的資源量進(jìn)行勘測，有望到2008年前后摸清可燃冰家底，2015年進(jìn)行可燃冰試開采。 戰(zhàn)略性與危險(xiǎn)性共同打造的“雙刃劍” 迄今，世界上至少有30多個(gè)國家和地區(qū)在進(jìn)行可燃冰的研究與調(diào)查勘探。 1960年，前蘇聯(lián)在西伯利亞發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)可燃冰氣藏，并于1969年投入開發(fā)，采氣14年，總采氣50.17億立方米。 美國于1969年開始實(shí)施可燃冰調(diào)查。1998年，把可燃冰作為國家發(fā)展的戰(zhàn)略能源列入國家級長遠(yuǎn)計(jì)劃，計(jì)劃到2015年進(jìn)行商業(yè)性試開采。 日本關(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)查與評價(jià)，鉆探了7口探井，圈定了12塊礦集區(qū)，并成功取得可燃冰樣本。它的目標(biāo)是在2010年進(jìn)行商業(yè)性試開采。 但人類要開采埋藏于深海的可燃冰，尚面臨著許多新問題。有學(xué)者認(rèn)為，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10 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。另外，陸緣海邊的可燃冰開采起來十分困難，一旦出了井噴事故，就會造成海嘯、海底滑坡、海水毒化等災(zāi)害。 由此可見，可燃冰在作為未來新能源的同時(shí)，也是一種危險(xiǎn)的能源。可燃冰的開發(fā)利用就像一柄“雙刃劍”，需要小心對待。 “可燃冰”是深藏于海底的含甲烷的冰。它是由于處于深海之高壓低溫條件下，水分子通過氫鍵緊密締合成三維網(wǎng)狀體，能將海底沉積的古生物遺體所分解的甲烷等氣體分子納入網(wǎng)體中形成水合甲烷。這些水合甲烷就象一個(gè)個(gè)淡灰色的冰球，故稱可燃冰。這些冰球一旦從海底升到海面就會砰然而逝。 可燃冰是一種潛在的能源，儲量很大。據(jù)國際地質(zhì)勘探組織估算，地球深海中水合甲烷的蘊(yùn)藏量足以超過2.84×1021 m3，是常規(guī)氣體能源儲存量的1 000倍。且在這些可燃冰層下面還可能蘊(yùn)藏著1.135×1020 m3的氣體。有專家認(rèn)為，水合甲烷一旦得到開采，將使人類的燃料使用史延長幾個(gè)世紀(jì)。 為開發(fā)這種新能源，國際上成立了由19個(gè)國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)基金會及歐洲聯(lián)合科學(xué)基金會為其提供經(jīng)濟(jì)援助。 海底可燃冰的存在很可能使海床不穩(wěn)定，常會導(dǎo)致大規(guī)模的海底泥流，對海底管道和通訊電纜有嚴(yán)重的破壞作用。更嚴(yán)重的是，如果地震中海底地層斷裂，游離的氣體和水合甲烷分解產(chǎn)生的氣體就會噴出海面，或在海水表層及水面上形成許多高度集中的易燃?xì)馀荩@不僅會對過往行船有危險(xiǎn)，也會給低空飛行的飛機(jī)帶來厄運(yùn)。有學(xué)者認(rèn)為，近幾個(gè)世紀(jì)，在位于佛羅里達(dá)、百慕大群島和波多黎各之間的百慕大三角區(qū)海域發(fā)生過的許多船只和飛機(jī)神秘失蹤事件，即所謂百慕大之謎就可能與此有關(guān)。 由于可燃冰是在深海處低溫高壓條件下形成的，氫鍵是一種弱作用，冰狀的水合甲烷一出水面就會自動融化分解成氣體，故我們沒有必要在分解水合甲烷上費(fèi)神，只要用專用設(shè)備將這些氣體收集起來就可利用。 值得注意的是，可燃冰作為一種新能源雖具有開發(fā)應(yīng)用前景，但甲烷是一種高效的溫室效應(yīng)氣體，可燃冰的開采如果方法不當(dāng)，釋放出的甲烷擴(kuò)散到大氣中，會增強(qiáng)地球的溫室效應(yīng)，導(dǎo)致地球上永久凍土和兩極冰山融化而使地球變曖。安全合理地開發(fā)可燃冰，必須同時(shí)考慮環(huán)境保護(hù)。 一種特別的物質(zhì)被科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，它存在于300―500米海洋深處的沉積物中和寒冷的高緯度地區(qū)，其儲量是煤炭、石油和天然氣總和的兩倍，1立方米的它可釋放出相當(dāng)于天然氣164倍的能量。在能源緊缺的現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)它真可解燃眉之急。 可燃冰有望取代煤、石油和天然氣，成為21世紀(jì)的新能源。科學(xué)家估計(jì)，海底可燃冰分布的范圍約占海洋總面積的10%，相當(dāng)于4000萬平方公里，是迄今為止海底最具價(jià)值的礦產(chǎn)資源，足夠人類使用1000年。但在繁復(fù)的可燃冰開采過程中，一旦出現(xiàn)任何差錯(cuò)，將引發(fā)嚴(yán)重的環(huán)境災(zāi)難，成為環(huán)保敵人—— 首先，收集海水中的氣體是十分困難的，海底可燃冰屬大面積分布，其分解出來的甲烷很難聚集在某一地區(qū)內(nèi)收集，而且一離開海床便迅速分解，容易發(fā)生噴井意外。更重要的是，甲烷的溫室效應(yīng)比二氧化碳厲害10至20倍，若處理不當(dāng)發(fā)生意外，分解出來的甲烷氣體由海水釋放到大氣層，將使全球溫室效應(yīng)問題更趨嚴(yán)重。 此外，海底開采還可能會破壞地殼穩(wěn)定平衡，造成大陸架邊緣動蕩而引發(fā)海底塌方，甚至導(dǎo)致大規(guī)模海嘯，帶來災(zāi)難性后果。目前已有證據(jù)顯示，過去這類氣體的大規(guī)模自然釋放，在某種程度上導(dǎo)致了地球氣候急劇變化。8000年前在北歐造成浩劫的大海嘯，也極有可能是由于這種氣體大量釋放所致。 一、什么是“可燃冰” 這種看起來像冰霜的物質(zhì)叫“可燃冰”，學(xué)名叫“天然氣水合物”，因?yàn)橹饕煞质羌淄?，因此也常稱為“甲烷水合物”。在常溫常壓下它會分解成水與甲烷，“可燃冰”可以看成是高度壓縮的固態(tài)天然氣?！翱扇急蓖獗砩峡此癖?，從微觀上看其分子結(jié)構(gòu)就像一個(gè)一個(gè)“籠子”，由若干水分子組成一個(gè)籠子，每個(gè)籠子里“關(guān)”一個(gè)氣體分子。目前，可燃冰主要分布在東、西太平洋和大西洋西部邊緣，是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ男履茉?，但由于開采困難，海底可燃冰至今仍原封不動地保存在海底和永久凍土層內(nèi)。 二、“可燃冰”是如何形成的呢？ 可燃冰由海洋板塊活動而成。當(dāng)海洋板塊下沉?xí)r，較古老的海底地殼會下沉到地球內(nèi)部，海底石油和天然氣便隨板塊的邊緣涌上表面。當(dāng)接觸到冰冷的海水和在深海壓力下，天然氣與海水產(chǎn)生化學(xué)作用，就形成水合物?？茖W(xué)家估計(jì)，海底可燃冰分布的范圍約占海洋總面積的10%，相當(dāng)于4000萬平方公里，是迄今為止海底最具價(jià)值的礦產(chǎn)資源，足夠人類使用1000年。 “可燃冰”的形成有三個(gè)基本條件：首先溫度不能太高，在零度以上可以生成，0－10℃為宜，最高限是20℃左右，再高就分解了。第二壓力要夠，但也不能太大，零度時(shí)，30個(gè)大氣壓以上它就可能生成。第三，地底要有氣源。因?yàn)?，在陸地只有西伯利亞的永久凍土層才具備形成條件和使之保持穩(wěn)定的固態(tài)，而海洋深層300－500米的沉積物中都可能具備這樣的低溫高壓條件。因此，其分布的陸海比例為1∶100。 三、人類如何開采、利用“可燃冰”？ 開采方案主要有三種。第一是熱解法。利用“可燃冰”在加溫時(shí)分解的特性，使其由固態(tài)分解出甲烷蒸汽。但此方法難處在于不好收集。海底的多孔介質(zhì)不是集中為“一片”，也不是一大塊巖石，而是較為均勻地遍布著。如何布設(shè)管道并高效收集是急于解決的問題。 方案二是降壓法。有科學(xué)家提出將核廢料埋入地底，利用核輻射效應(yīng)使其分解。但它們都面臨著和熱解法同樣布設(shè)管道并高效收集的問題。 方案三是“置換法”。研究證實(shí)，將CO2液化（實(shí)現(xiàn)起來很容易），注入1500米以下的洋面（不一定非要到海底），就會生成二氧化碳水合物，它的比重比海水大，于是就會沉入海底。如果將CO2注射入海底的甲烷水合物儲層，因CO2較之甲烷易于形成水合物，因而就可能將甲烷水合物中的甲烷分子“擠走”，從而將其置換出來。 但如果“可燃冰”在開采中發(fā)生泄露，大量甲烷氣體分解出來，經(jīng)由海水進(jìn)入大氣層。甲烷的溫室效應(yīng)比CO2要大21倍，因此一旦這種泄露得不到控制，全球溫室效應(yīng)將迅速增大，大氣升溫后，海水溫度也將隨之升高、地層溫度上升，這會造成海底的“可燃冰”的自動分解，引起惡性循環(huán)。因此，開采必須要受控，使釋放出的甲烷氣體都能被有效收集起來。 海底可燃冰的開采涉及復(fù)雜的技術(shù)問題，所以目前仍在發(fā)展階段，估計(jì)需要10至30年的時(shí)間才能投入商業(yè)開采。其實(shí)，中國、美國、加拿大、印度、韓國、挪威和日本已開始各自的可燃冰研究計(jì)劃，其中日本建成7口探井，期望在2010年投入商業(yè)開采，美國近年也急起直追，希望在2015年在海床或永久凍土帶進(jìn)行商業(yè)開采。 可見，“可燃冰”帶給人類的不僅是新的希望，同樣也有新的困難，只有合理的、科學(xué)的開發(fā)和利用，“可燃冰”才會真正的為人類造福。 “冰”怎么會“可燃”？即使是二氧化碳在超低溫狀態(tài)下形成的“干冰”也不可燃。但確有“可燃冰”存在，它是甲烷類天然氣被包進(jìn)水分子中，在海底低溫與壓力下形成的一種類似冰的透明結(jié)晶。據(jù)專家介紹，1立方米“可燃冰”釋放出的能量相當(dāng)于164立方米的天然氣。目前國際科技界公認(rèn)的全球“可燃冰”總能量，是所有煤、石油、天然氣總和的2～3倍。美國和日本最早在各自海域發(fā)現(xiàn)了它。我國近年來也開始對其進(jìn)行研究。 “可燃冰”的主要成分是甲烷與水分子(CH4•H2O)。它的形成與海底石油、天然氣的形成過程相仿，而且密切相關(guān)。埋于海底地層深處的大量有機(jī)質(zhì)在缺氧環(huán)境中，厭氣性細(xì)菌把有機(jī)質(zhì)分解，最后形成石油和天然氣(石油氣)。其中許多天然氣又被包進(jìn)水分子中，在海底的低溫與壓力下又形成“可燃冰”。這是因?yàn)樘烊粴庥袀€(gè)特殊性能，它和水可以在溫度2～5攝氏度內(nèi)結(jié)晶，這個(gè)結(jié)晶就是“可燃冰”。 有天然氣的地方不一定都有“可燃冰”，因?yàn)樾纬伞翱扇急背藟毫χ饕€在于低溫，所以一般在冰土帶的地方較多。長期以來，有人認(rèn)為我國的海域緯度較低，不可能存在“可燃冰”；而實(shí)際上我國東海、南海都具備生成條件。 東海底下有個(gè)東海盆地，面積達(dá)25萬平方公里。經(jīng)20年勘測，該盆地已獲得1484億立方米天然氣探明加控制儲量。爾后，中國工程院院士、海洋專家金翔龍帶領(lǐng)的課題組根據(jù)天然氣水化物存在的必備條件，在東海找出了“可燃冰”存在的溫度和壓力范圍，并根據(jù)地溫梯度、結(jié)合東海地質(zhì)條件，勾畫出“可燃冰”的分布區(qū)域，計(jì)算出它的穩(wěn)定帶的厚度，對資源量做了初步評估，得出“蘊(yùn)藏量很可觀”結(jié)論。這為周邊地區(qū)在新世紀(jì)使