缘起
6月6日，本报报道:我国海域天然气水合物资源调查获得重大突破，中国地质调查局在我国南海北部神狐海域成功钻取获得了高纯度可燃冰实物样品。消息甫一传出，引起极大轰动，本报读者纷纷来电希望了解详细经过。我们特组此稿，以飨读者。
激动人心的时刻：点燃天然气水合物样品挥发的天然气。 照片来源：中国地质调查局
“可燃冰”岩芯样品释放的气体可直接点燃。资料照片
参加天然气水合物采样的海洋地质钻探船。照片来源：中国地质调查局
冰中之火 知易求难
天然气水合物又称可燃冰。二十世纪七十年代，美国地质工作者在海洋中钻探时，发现了一种看上去像普通干冰的东西，当它从海底被捞上来后，那些“冰”很快就成为冒着气泡的泥水，而那些气泡却意外地被点着了，这些气泡就是甲烷。据研究测试，这些像干冰一样的灰白色物质，是由天然气与水在高压低温条件下结晶形成的固态混合物。目前的科研考察结果表明，它仅存在于海底或陆地冻土带内。纯净的天然气水合物外观呈白色，形似冰雪，可以像固体酒精一样直接点燃，因此，人们通俗、形象地称其为“可燃冰”。
科学家的研究结果表明，可燃冰的能量密度非常高，1立方米可燃冰可以释放出164立方米的天然气。目前地球上可供人类开采的石油、煤炭等能源正在不断减少，许多国家正在寻找新的替代能源，可燃冰的发现立即引起人们的关注。一些国家相继把可燃冰作为后续能源进行开发研究，对可燃冰的科学考察取得可喜成绩。美国、日本等国家先后在海底获得了可燃冰实物样品，而加拿大在冻土带内找到了可燃冰。综合考察表明，天然气水合物资源量巨大，据保守估算，世界上天然气水合物所含的有机碳的总资源量，相当于全球已知煤、石油和天然气总量的2倍。特别是天然气水合物的主要成分是甲烷，燃烧后几乎没有污染，是一种绿色的新型能源。从其储量之大、分布范围之广和应用前景之好来看，它是石油、天然气、煤等传统能源之后最佳的接替能源。可燃冰点燃了人类二十一世纪能源利用的希望之光。
但是要触到这束希望之光并不容易。有关研究成果表明，可燃冰形成的必要条件是低温和高压，因而它主要存在于冻土层和海底大陆坡中。这些赋存所需要的特殊温度和压力条件，使人们采集可燃冰的实物样品十分困难，不仅需要高投资，还需要游泳航海、地质钻探、样品取存等方面的高技术和先进设备。
可燃冰的开发利用更是世界性难题。科学家指出，开发可燃冰非常危险，由于水化物是在低温高压下形成的，它的主要成分是甲烷80％、二氧化碳20％，一旦脱离地下和海底，气化造成的“温室效应”十分严重。且开采时还有可能导致海床崩塌使甲烷大量释放，释放过程中一旦失控，难免酿成灾难。因此有人认为可燃冰成为新能源只是人类的一个希望，在今后几十年内，它还是可望而不可及的。
神狐海域 收获神奇
我国从1997年开始组织开展对天然气水合物的前期研究。1999年，国土资源部启动了天然气水合物的海上勘查，开展了18个航次的调查工作，发现我国南海北部陆坡存在非常有利的天然气水合物赋存条件，并取得了一系列地球物理学、地球化学、地质学、生物学等明显证据。
2003年12月底，广州海洋地质调查局首次在南海北部海域，利用海底摄像技术在3000米深海底发现了灰白色团块状的沉积物质，分析认为，这种灰白色团块状物质是深部地层中的可燃冰分解后，甲烷气体沿海底断裂喷溢出海底后形成的。该结论得到国际可燃冰权威专家的认同。这一发现证实，中国南海北部海域有可燃冰。
2007年4月21日，我国正式启动南海北部陆坡海域天然气水合物钻探工作。钻探由中国地质调查局统一组织部署,分两个航次实施，由中国科学家主持科研和调度工作，同时有来自9个国家的外国科学家和工程技术人员参与工作。在航次钻探开始前，科学家经过地球物理资料的精细处理和反复研究，圈定出2个重要目标区，确定了8个钻探井位。
5月1日凌晨，钻探船在南海北部神狐海域的一号钻探站位，钻探获取海底多段沉积物岩芯，样品取自海底以下183米至201米，水深约1245米。科学家在现场对岩芯进行X-射线影像、红外扫描和数十项测试分析，确认多个层段含有分散浸染状和薄层状天然气水合物。考察人员在现场迅速剖开岩芯，因释压和升温的影响，样品大部分迅速分解气化，但在样品新鲜切面仍清晰保留细小斑点状天然气水合物的白色晶体。
“我们将保压岩芯样品放入水中，涌出了大量气泡，将这些释放的气体直接点燃，火苗是蓝色的，非常旺盛。”航次首席科学家、中国地质调查局张海?博士向记者介绍当时的情景时，仍然十分兴奋。
据张海?博士介绍，第一个站位取得成功后，他们又于5月15日在第四个站位成功获得了天然气水合物实物样品，其测试结果更是振奋人心，测井、温度等各项分析数据证实，天然气水合物的沉积层厚度达34米，气体中甲烷的含量高达99.8%。无论是矿层厚度之大、水合物丰度之高，还是甲烷含量之纯，都远超出世界上其他地区类似分散浸染状的水合物。“我们不仅只钻了3口半探井就成功获得了天然气水合物实物样品，而且这是一种从未被发现的全新类型样品。”张海?说。在神狐海域，我们获得了一个神奇的成功。
中国地质调查局副局长、总工程师张洪涛接受采访时指出，我国首次实施钻探，就成功获取实物样品，验证了我国基础地质工作的实力，展示了我国南海北部海域巨大的天然气水合物资源远景。这一巨大成功，凝聚了全国各地、各单位上百位科学家辛勤劳动的结晶，体现了各部门的相互配合和大力支持。
中国的发现让人类离可燃冰更近
由于能源的紧缺，国际社会高度关注天然气水合物的开发利用。美国、日本等发达国家将其勘探和开发提高到能源安全的战略高度予以重视，投入巨资进行前期调查和研究，它们将利用该能源的时间表定在了2015年。目前，起步较早的美国、俄罗斯等国家已经进入可燃冰的初级开发阶段。但是，可燃冰开发利用中存在的释放出的二氧化碳难以解决的问题，仍然是可燃冰开发利用道路上的拦路虎。有些科学家甚至从保护环境的角度出发，建议终止开发利用可燃冰的研究。
此次中国地质调查局在我国南海北部神狐海域，成功钻取获得了高纯度天然气水合物实物样品，不仅使我国成为继美国、日本、印度之后第4个通过国家级研发计划采到水合物实物样品的国家，使我国天然气水合物的调查研究水平一举步入世界先进行列，也使人类试图利用这种新能源的努力成为可行。
张洪涛指出，这次获得了如此高纯度的可燃冰样品，大大减轻了可燃冰资源利用研究的难度。可以断言，中国在南海海域的成功让世界增加了信心，这对天然气水合物的开发利用研究将起到极大的推动作用。同时，作为首次获取高纯度天然气水合物实物样品的国家，我国的天然气水合物研究同样取得了历史性突破，向前跨越了一大步。据介绍，南海天然气水合物钻探的第二航次工作已于5月19日继续实施，我国科学家正奋战在祖国南海海域，进一步扩大航探范围，综合评价区域天然气水合物资源量。同时青藏高原冻土层以及东海、南海等几个重要地域的勘探规划也已确定。
天然气水合物成为新型可用能源的目标，人类正离它越来越近。
数字
4：中国由此成为继美国、日本、印度之后第4个通过国家级研发计划采到水合物实物样品的国家。
5：截至本次钻获天然气水合物实物，国土资源部累计投入经费5亿元。
9：国土资源部从1999年开始启动天然气水合物海上勘查，历经9年。
24：中国此次发现天然气水合物的南海神狐海域，成为世界上第24个采到天然气水合物实物样品的地区。
164：1立方米天然气水合物可以释放出164立方米的天然气。
 |
