日本冒險(xiǎn)開(kāi)采“可燃冰”可能造成海溝崩塌

在日本附近平靜的太平洋海面下3000英尺，數(shù)以億噸計(jì)的“可燃冰”正等待被人們利用。日本認(rèn)為，如果這些資源能為日本所用，將大大改善日本依賴從中東和印尼進(jìn)口能源的困境。據(jù)初步估算，這些“可燃燒的冰塊”可供日本全國(guó)14年之用。

在開(kāi)采過(guò)程中依然有許多未知威脅。科學(xué)家們提醒日本政府在開(kāi)采中必須警惕海底的海溝崩塌。表面平靜的海洋底下究竟在進(jìn)行著哪些變化，人們還沒(méi)有完全搞清楚。開(kāi)采中一不小心就會(huì)造成目標(biāo)海溝坍塌或是類似于泥石流的災(zāi)難。

“可燃冰”的成因

“可燃冰”是天然氣分子(烷類)被包進(jìn)水分子中，在海底低溫與壓力下結(jié)晶形成的。形成“可燃冰”有三個(gè)基本條件：溫度、壓力和原材料。首先，“可燃冰”可在0℃以上生成，但超過(guò)20℃便會(huì)分解。而海底溫度一般保持在2至4℃左右；其次，“可燃冰”在0℃時(shí)，只需30個(gè)大氣壓即可生成，而以海洋的深度，30個(gè)大氣壓很容易保證，并且氣壓越大，水合物就越不容易分解。最后，海底的有機(jī)物沉淀，其中豐富的碳經(jīng)過(guò)生物轉(zhuǎn)化，可產(chǎn)生充足的氣源。海底的地層是多孔介質(zhì)，在溫度、壓力、氣源三者都具備的條件下，“可燃冰”晶體就會(huì)在介質(zhì)的空隙間中生成。

世界上“可燃冰”的分布

從20世紀(jì)80年代開(kāi)始，美、英、德、加、日等發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛投入巨資相繼開(kāi)展了本土和國(guó)際海底天然氣水合物的調(diào)查研究和評(píng)價(jià)工作，同時(shí)美、日、加、印度等國(guó)已經(jīng)制定了勘查和開(kāi)發(fā)天然氣水合物的國(guó)家計(jì)劃。特別是日本和印度，在勘查和開(kāi)發(fā)天然氣水合物的能力方面已處于領(lǐng)先地位。

2009年9月，中國(guó)地質(zhì)部門(mén)公布，在青藏高原發(fā)現(xiàn)了一種名為“可燃冰”(又稱天然氣水合物)的環(huán)保新能源，預(yù)計(jì)十年左右能投入使用。這是中國(guó)首次在陸域上發(fā)現(xiàn)“可燃冰”，使中國(guó)成為加拿大、美國(guó)之后，在陸域上通過(guò)鉆探發(fā)現(xiàn)“可燃冰”的第三個(gè)國(guó)家。粗略估算，遠(yuǎn)景資源量至少有350億噸油當(dāng)量。

“可燃冰”的發(fā)現(xiàn)歷程

“可燃冰”的發(fā)現(xiàn)

19世紀(jì)30年代初，人們開(kāi)始注意到天然氣輸氣管線中形成的“可燃冰”(天然氣水合物)。因?yàn)樗衔镌斐傻奶烊粴廨敋夤艿蓝氯麊?wèn)題給天然氣工業(yè)帶來(lái)許多麻煩。1934年，前蘇聯(lián)在西伯利亞地區(qū)被堵塞的天然氣輸氣管道里首先發(fā)現(xiàn)了天然氣水合物。同年，美國(guó)學(xué)者Hammerschmidt發(fā)表了水合物造成天然氣輸氣管線堵塞的有關(guān)數(shù)據(jù)，人們開(kāi)始更加詳細(xì)地研究天然氣水合物和它的性質(zhì)。

“可燃冰”實(shí)驗(yàn)合成歷史

1810年，英國(guó)學(xué)者Humphrg Davy在倫敦皇家研究院首次合成氯氣水合物。氯氣水合物一詞最早出現(xiàn)在Davy次年所著的書(shū)中。在這以后的一百二十多年中，人們僅通過(guò)實(shí)驗(yàn)室來(lái)認(rèn)識(shí)水合物。1832年，F(xiàn)araday在實(shí)驗(yàn)室合成氯氣水合物，并對(duì)氯氣水合物的性質(zhì)作了較系統(tǒng)的描述。1884年Roozeboom提出了天然氣水合物形成的相關(guān)理論。1919年，Scheffer和Meijer建立了一種新的動(dòng)力學(xué)理論方法來(lái)直接分析天然氣水合物，他們應(yīng)用Clausius-Clapeyron方程建立三相平衡曲線，來(lái)推測(cè)水合物的組成。

1990年，中國(guó)科學(xué)院蘭州冰川凍土研究所凍土工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室科研人員與莫斯科大學(xué)列別琴科博士成功進(jìn)行了天然氣水合物人工合成實(shí)驗(yàn)。合成實(shí)驗(yàn)采用甲烷氣體和蒸餾水為原料，恒溫恒壓下在高壓容器中進(jìn)行。

2001年，我國(guó)第一個(gè)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的海洋天然氣水合物模擬實(shí)驗(yàn)室在中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局青島海洋地質(zhì)研究所建成。并于2001年11月3日成功合成、取出天然氣水合物并點(diǎn)燃。

“可燃冰”的缺點(diǎn)

天然氣水合物在給人類帶來(lái)新的能源前景的同時(shí)，對(duì)人類生存環(huán)境也提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。天然氣水合物中的甲烷，其溫室效應(yīng)為CO2的 20倍，溫室效應(yīng)造成的異常氣候和海平面上升正威脅著人類的生存。(本報(bào)綜合報(bào)道)