可燃冰簡介

　　“可燃冰”的主要成分是甲烷與水分子，學名為“天然氣水合物”（Natural Gas Hydrate，簡稱Gas Hydrate），又稱“籠形包合物”（Clathrate），分子結(jié)構(gòu)式為：CH4·H2O。天然氣水合物是在一定條件（合適的溫度、壓力、氣體飽和度、水的鹽度、PH值等）下，由氣體或揮發(fā)性液體與水相互作用過程中形成的白色固態(tài)結(jié)晶物質(zhì)，外觀像冰。由于天然氣水合物中通常含有大量甲烷或其它碳氫氣體，因此極易燃燒，被稱為“可燃燒的冰”，燃燒產(chǎn)生的能量比同等條件下煤、石油、天然氣產(chǎn)生的多得多，而且在燃燒以后幾乎不產(chǎn)生任何殘渣或廢棄物，污染比煤、石油、天然氣等要小得多。組成天然氣的成分如CH4，C2H6，C3H8，C4H10等同系物以及CO2，N2，H2S等可形成單種或多種天然氣水合物。形成天然氣水合物的主要氣體為甲烷，對甲烷分子含量超過99%的天然氣水合物通常稱為甲烷水合物（Methane Hydrate）。

　　天然氣水合物的形成有三個基本條件，缺一不可。據(jù)專家介紹，首先溫度不能太高；第二壓力要足夠大，但不需太大；0℃時，30個大氣壓以上就可生成；第三，地底要有氣源。天然氣水合物受其特殊的性質(zhì)和形成時所需條件的限制，只分布于特定的地理位置和地質(zhì)構(gòu)造單元內(nèi)。一般來說，除在高緯度地區(qū)出現(xiàn)的與永久凍土帶相關(guān)的天然氣水合物之外，在海底發(fā)現(xiàn)的天然氣水合物通常存在水深300～500m以下（由溫度決定），主要附存于陸坡、島嶼和盆地的表層沉積物或沉積巖中，也可以散布于洋底以顆粒狀出現(xiàn)。這些地點的壓力和溫度條件使天然氣水合物的結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定。從大地構(gòu)造角度來講，天然氣水合物主要分布在聚合大陸邊緣大陸坡、被動大陸邊緣大陸坡、海山、內(nèi)陸海及邊緣海深水盆地和海底擴張盆地等構(gòu)造單元內(nèi)。據(jù)估計，陸地上20.7%和大洋底90%的地區(qū)，具有形成天然氣水合物的有利條件。絕大部分的天然氣水合物分布在海洋里，其資源量是陸地上的100倍以上。在標準狀況下，一單位體積的天然氣水合物分解最多可產(chǎn)生164單位體積的甲烷氣體，因而是一種重要的潛在未來資源。

　　天然氣水合物在世界范圍內(nèi)廣泛存在，這一點已得到廣大研究者的公認。在地球上大約有27%的陸地是可以形成天然氣水合物的潛在地區(qū)，而在世界大洋水域中約有90%的面積也屬這樣的潛在區(qū)域。已發(fā)現(xiàn)的天然氣水合物主要存在于北極地區(qū)的永久凍土區(qū)和世界范圍內(nèi)的海底、陸坡、陸基及海溝中。由于采用的標準不同，不同機構(gòu)對全世界天然氣水合物儲量的估計值差別很大。據(jù)潛在氣體聯(lián)合會（PGC，1981）估計，永久凍土區(qū)天然氣水合物資源量為1.4×1013～3.4×1016m3，包括海洋天然氣水合物在內(nèi)的資源總量為7.6×1018m3。但是，大多數(shù)人認為儲存在汽水合物中的碳至少有1×1013t，約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。由于天然氣水合物的非滲透性，常?？梢宰鳛槠湎聦佑坞x天然氣的封蓋層。因而，加上汽水合物下層的游離氣體量這種估計還可能會大些。如果能證明這些預計屬實的話，天然氣水合物將成為一種未來豐富的重要能源。

　　從化學結(jié)構(gòu)來看，天然氣水合物是這樣構(gòu)成的：由水分子搭成像籠子一樣的多面體格架，以甲烷為主的氣體分子被包含在籠子格架中。不同的溫壓條件，具有不同的多面體格架。

　　從物理性質(zhì)來看，天然氣水合物的密度接近并稍低于冰的密度，剪切系數(shù)、電解常數(shù)和熱傳導率均低于冰。天然氣水合物的聲波傳播速度明顯高于含氣沉積物和飽和水沉積物，中子孔隙度低于飽和水沉積物，這些差別是物探方法識別天然氣水合物的理論基礎(chǔ)。此外，天然氣水合物的毛細管孔隙壓力較高。