可燃冰為什么“可燃”

　　可燃冰，學名天然氣水合物，也稱氣體水合物，是由天然氣與水分子在高壓（>100 大氣壓或>10MPa）和低溫（0～10℃）條件下合成的一種固態結晶物質。因天然氣中80%～90%的成分是甲烷，故也有人叫天然氣水合物為甲烷水合物。天然氣水合物多呈白色或淺灰色晶體外貌類似冰雪，可以像酒精塊一樣被點燃，故也有人叫它"可燃冰"。

　

　　可燃冰燃燒樣態（圖片來源網絡）

　　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。

　　天然氣水合物化學結構（圖片來源網絡）

　　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，電介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。

　　可燃冰的特點

　　天然氣水合物作為未來潛在能源，具有資源量巨大、埋藏淺、能量密度高、潔凈等特點，是地球上尚未開發的最大未知能源庫。

　　資源量巨大——天然氣水合物是全球第二大碳儲庫，僅次于碳酸鹽巖，其蘊藏的天然氣資源潛力巨大。據保守估算，世界上天然氣水合物所含天然氣的總資源量約為（1.8～2.1）×1016立方米，其熱當量相當于全球已知煤、石油和天然氣總熱當量的2倍

　　埋藏淺——與常規石油和天然氣比較，天然氣水合物礦藏埋藏較淺，有利于商業開發。在深海，水合物礦藏賦存于海底以下0～1500 米的沉積層中，而且多數賦存于自表層向下厚數百米（500～800 米）的沉積層中。

　　能量密度高——在標準狀態下，水合物分解后氣體體積與水體積之比為164:1，也就是說，一個單位體積的水合物分解至少可釋放160個單位體積的甲烷氣體。這樣的能量密度是常規天然氣的2～5倍，是煤的10倍。

 

　　潔凈——天然氣水合物分解釋放后的天然氣主要是甲烷，它比常規天然氣含有更少的雜質，燃燒后幾乎不產生環境污染物質，因而是未來理想的潔凈能源。

　　可燃冰的特殊地理分布

　　天然氣水合物的形成必須有充足的天然氣來源，必須有低溫或高壓條件，這決定了它的特殊分布。從目前來看，天然氣水合物主要分布在地球上兩類地區：一類地區是水深為300m～4000m的海洋，在這里，天然氣水合物基本是在高壓條件下形成的，主要分布于海底以下0～1500m的松散沉積層中；另一類地區是高緯度大陸地區永凍土帶及水深100～250m以下極地陸架，在這里，天然氣水合物主要是在低海面時期低溫條件下形成。

　　水合物所賦存的沉積物多是新生代沉積。在沉積層中，水合物要么是以分散狀膠結尚未固結的泥質沉積物顆粒，要么是以結核狀、團塊狀和薄層狀的集合體形式賦存于沉積物中，還可能以細脈狀、網脈狀充填于沉積物的裂隙之中。

　　根據研究，生成天然氣水合物的氣體主要來自于沉積物中微生物對有機質的分解，個別地區也有部分氣體來自于深部沉積層中有機質的熱分解。這些氣體在海底沉積物的孔隙空間中形成水合物。

　　從全球來看,海洋天然氣水合物占絕對優勢。海洋天然氣水合物分布于世界各大洋邊緣海域的大陸坡、陸隆(深水海臺)和盆地，以及一些內陸海。

　　全球天然氣水合物分布圖（圖片來源網絡）

　　已有發現說明，海洋天然氣水合物主要分布在北半球，且以太平洋邊緣海域最多，其次是大西洋。陸坡、陸隆區是形成天然氣水合物的最佳地區，這里沉積物較容易發育，有機質豐富，以甲烷為主的氣體來源充足，有利于天然氣水合物生成。

　　可燃冰的開發利用

　　天然氣水合物研究是當代地球科學和能源工業發展的一大熱點。該研究涉及到新一代能源的探查開發、全球碳循環和氣候變化、古海洋、天然氣運輸、油氣管道堵塞、船艇能源更新和軍事防御等領域，并有可能對地質學、環境科學和能源工業的發展產生深刻的影響。

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