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），分子結構式為：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，由氣體或揮發性液體與水相互作用過程中形成的白色固態結晶物質，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”，燃燒產生的能量比同等條件下煤、石油、天然氣產生的多得多，而且在燃燒以后幾乎不產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構造單元內。一般來說，除在高緯度地區出現的與永久凍土帶相關的天然氣水合物之外，在海底發現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。這些地點的壓力和溫度條件使天然氣水合物的結構保持穩定。從大地構造角度來講，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、內陸海及邊緣海深水盆地和海底擴張盆地等構造單元內。據估計，陸地上20.7%和大洋底90%的地區，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，而在世界大洋水域中約有90%的面積也屬這樣的潛在區域。已發現的天然氣水合物主要存在于北極地區的永久凍土區和世界范圍內的海底、陸坡、陸基及海溝中。由于采用的標準不同，不同機構對全世界天然氣水合物儲量的估計值差別很大。據潛在氣體聯合會（PGC，1981）估計，永久凍土區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的資源總量為7.6×1018m3。但是，大多數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，常常可以作為其下層游離天然氣的封蓋層。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。

　　從化學結構來看，天然氣水合物是這樣構成的：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、電解常數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。此外，天然氣水合物的毛細管孔隙壓力較高。