可燃冰：奏響真正的「冰與火之歌」

2019年最令人萬眾矚目（扼腕嘆息）的宏篇巨作的電視劇莫過於權力的遊戲第八季了，然而，今天我們要譜寫的是一曲真正的冰與火的讚歌——可燃冰。

冰與火的完美結合

這是一種特殊的冰，雖然溫度很低，但是一遇到火種便會熊熊燃燒，形成「冰火交融」的自然奇觀。這種冰有自己獨特的形成條件和儲藏位置，或埋藏於陸上永久凍土層中，或深潛於深達千米的海底。

它是什麼？它就是天然氣水合物，俗稱「可燃冰」。它的分子結構是以甲烷為主的有機分子被包在水分子組成的「籠子」里，這是因為當甲烷分子在海底低溫高壓環境下，遇到水分子就會形成一種籠狀化合物。

看，可燃冰在燃燒

研究發現，1立方米的可燃冰可以分解為164立方米的甲烷，它燃燒後只會產生二氧化碳和水，不會留下固態殘渣，也不會產生有害氣體，是一種燃燒值高、清潔無污染的新型能源，分布廣泛而且儲量巨大。

2017年5月18日，中國地質調查局在南海北部神狐海域進行的可燃冰試採獲得成功，這個事件具有里程碑的意義。未來如果能夠大規模開採這種儲量豐富、高能量密度的能源，將有助於緩解能源危機。

確認可燃冰的存在

1934年，美國人哈默·施密特（Hammer Schmidt）在被堵塞的輸氣管道中發現了可以燃燒的冰塊，它叫「甲烷氣水合物」。自然界中真有像冰一樣的「天然氣水合物」嗎？

1946年，蘇聯學者斯特里諾夫認為：只要有合適的溫度和壓力，自然界必定會有天然氣水合物的形成！不僅能夠形成，而且還能夠聚集成為「天然氣水合物礦藏」！比如，處於極冷的地區或壓力足夠高的地下，就可能形成「天然氣水合物礦藏」！

1968年，蘇聯地質學家在一年四季都冷風刺骨的西伯利亞麥索雅哈發現了「天然氣水合物礦藏」；1972年，美國人首次在阿拉斯加冰膠結的永凍層中採到天然氣水合物的樣品。西伯利亞和阿拉斯加常年凍土，風雪嚴寒，自然具有形成「天然氣水合物」的極冷條件。

1968年，美國「地球深部取樣海洋研究機構聯合體（JOIDES）」實施深海鑽探計劃（DSDP），其目的是在世界大洋打大量不太深的鑽井，採集沉積岩心，取得洋底地殼上層的資料。執行任務的「挑戰者號」鑽探船上的地球物理學家為此進行了大量的地震勘探，卻發現地震波反射剖面上出現了奇怪的現象：原本是一層層有序的、向深部速度呈遞增的波列，現在卻出現了與海底平行的波列、淺部高速度疊置在深部低速度層上的波列，出現了海底某一段沒有反射的「空白」波列——這些被地球物理學家稱為「似海底反射層」的怪現象，引起了海洋地質學家的懷疑：淺部的高速度層，會不會是被海底低溫的冰凍結的地層？會不會是成層狀的可燃冰？

似海底反射層(Bottom simulating reflection簡稱:BSR)，一般被認為是天然氣水合物存在的地震指示標誌

1979年，美國挑戰者號執行深海鑽探計劃第66、67航次，開赴中美洲海槽，找到了存在「似海底反射層」這一怪現象的海域，打鑽的結果是看到了科學家們期待已久的可燃冰的倩影！這使科學家們確信，只要有「似海底反射層」這一怪現象存在的海域，就可能存在著可燃冰。1981—1986年間，DSDP第84、96、112航次在秘魯海槽、南墨西哥濱海帶、瓜地馬拉濱海帶等地發現了可燃冰的存在；1990—1993年間，又在太平洋西岸、美國西海岸、日本濱海、日本南海海溝等地發現了可燃冰的存在。

美國挑戰者號

目前世界上已發現的海底天然氣水合物主要分布區有大西洋海域的墨西哥灣、加勒比海、南美東部陸緣、非洲西部陸緣和美國東岸外的布萊克海台等，西太平洋海域的白令海、鄂霍茨克海、千島海溝、日本海、四國海槽、日本南海海槽、沖繩海槽、南海、蘇拉威西海和紐西蘭北部海域等，東太平洋海域的中美海槽、加州濱外、秘魯海槽等，印度洋的阿曼海灣，南極的羅斯海和威德爾海，北極的巴倫支海和波弗特海，以及大陸內的黑海與裏海等。全球的可燃冰98%分布在海洋的沉積物當中，2%分布在永久凍土帶。

可燃冰分布區

試采成功 意義重大

中國從1999年開始可燃冰的勘查。經過近20年的不懈努力，2017年首次海域可燃冰試采成功，突破了深海淺軟地層可燃冰開發的難題，並連續試開採60天，累計產氣超過30萬立方米，取得了持續產氣時間最長、產氣總量最大、氣流穩定、環境安全等多項重大突破性成果，創造了產氣時長和總量的世界紀錄。

試開採成功的可燃冰在熊熊燃燒

中共中央、國務院對海域天然氣水合物試采成功發來賀電，賀電稱：「天然氣水合物是資源量豐富的高效清潔能源，是未來全球能源發展的戰略制高點。經過近20年不懈努力，我國取得了天然氣水合物勘察開發理論、技術、工程、裝備的自主創新，實現了歷史性突破……」

中國可燃冰試采平台藍鯨1號

據統計，全世界海底天然氣水合物中儲存的甲烷總量約為1.8×108億立方米，約合11萬億噸，是當前已探明的所有化石燃料（包括煤、石油和天然氣）中碳含量總和的2倍，其儲量之大，分布面積之廣，是人類未來不可多得的能源，是人類未來動力的希望。

隨著環境問題日益嚴重以及能源的日漸枯竭，降低能源消費、減少污染物的排放是重中之重。因此，推動全球清潔能源的高效開發、配置、利用，是實現世界能源可持續發展的必由之路，而可燃冰正是其中一種人類未來不可多得的清潔能源。

圖文：王晨陽 郭友釗

本文轉載自：地震三點通

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