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6月6日,我国海域天然气水合物资源调查获得重大突破,中国地质调查局在我国南海北部神狐海域成功钻取获得了高纯度可燃冰实物样品,中国成为继美国、日本、印度之后第四个通过国家级研发计划采到水合物实物样品的国家。
神狐海域 收获神奇
我国从1997年开始组织开展对天然气水合物的前期研究。1999年,国土资源部启动了天然气水合物的海上勘查,开展了18个航次的调查工作,发现我国南海北部陆坡存在非常有利的天然气水合物赋存条件,并取得了一系列地球物理学、地球化学、地质学、生物学等明显证据。
2003年12月底,广州海洋地质调查局首次在南海北部海域,利用海底摄像技术在3000米深海底发现了灰白色团块状的沉积物质,分析认为,这种灰白色团块状物质是深部地层中的可燃冰分解后,甲烷气体沿海底断裂喷溢出海底后形成的。该结论得到国际可燃冰权威专家的认同。这一发现证实,中国南海北部海域有可燃冰。
2007年4月21日,我国正式启动南海北部陆坡海域天然气水合物钻探工作。钻探由中国地质调查局统一组织部署,分两个航次实施,由中国科学家主持科研和调度工作,同时有来自9个国家的外国科学家和工程技术人员参与工作。在航次钻探开始前,科学家经过地球物理资料的精细处理和反复研究,圈定出2个重要目标区,确定了8个钻探井位。
5月1日凌晨,钻探船在南海北部神狐海域的一号钻探站位,钻探获取海底多段沉积物岩芯,样品取自海底以下183米至201米,水深约1245米。科学家在现场对岩芯进行X-射线影像、红外扫描和数十项测试分析,确认多个层段含有分散浸染状和薄层状天然气水合物。考察人员在现场迅速剖开岩芯,因释压和升温的影响,样品大部分迅速分解气化,但在样品新鲜切面仍清晰保留细小斑点状天然气水合物的白色晶体。
据专家介绍,第一个站位取得成功后,他们又于5月15日在第四个站位成功获得了天然气水合物实物样品,其测试结果更是振奋人心,测井、温度等各项分析数据证实,天然气水合物的沉积层厚度达34米,气体中甲烷的含量高达99.8%。无论是矿层厚度之大、水合物丰度之高,还是甲烷含量之纯,都远超出世界上其他地区类似分散浸染状的水合物。科研人员只钻了3口半探井就成功获得了天然气水合物实物样品,而且这是一种从未被发现的全新类型样品。在神狐海域,科研人员获得了一个神奇的成功。
我国首次实施钻探,就成功获取实物样品,验证了我国地质基础工作的实力,展示了我国南海北部海域巨大的天然气水合物资源远景。
何为可燃冰?
20世纪70年代以来,人们陆续在世界各地的海洋深处发现了一种以前从未给予充分重视的新能源——可燃冰。猛听这一名词,你一定会感到奇怪!冰,怎么会可燃呢?其实,可燃冰是指水和天然气相结合后形成的一种晶体物质,学术上称为“天然气水化合物”。据测定,1立方米固体可燃冰,约含200立方米天然气。所以可燃冰具有很强的燃烧能力,是一种十分重要的能源资源。可燃冰的发现是出于一次偶然的机会。在20世纪30年代,人们为了输送天然气,开始铺设巨型天然气管道。由于管道经常发生堵塞,结果将管道剖开,才发现是被冰一样的物质所封堵,对这种物质进行研究后,才知道是天然气与水的结合物,有很强的燃烧能力,是一种很有开采价值的新能源。
“可燃冰”是深藏于海底的含甲烷的冰。它是由于处于深海之高压低温条件下,水分子通过氢键紧密缔合成三维网状体,能将海底沉积的古生物遗体所分解的甲烷等气体分子纳入网体中形成水合甲烷。这些水合甲烷就像一个个淡灰色的冰球,故称可燃冰。这些冰球一旦从海底升到海面就会砰然而逝。
可燃冰是一种潜在的能源,储量很大。据国际地质勘探组织估算,地球深海中水合甲烷的蕴藏量足以超过2.84×1021m3,是常规气体能源储存量的1000倍。且在这些可燃冰层下面还可能蕴藏着1.135×1020m3的气体。有专家认为,水合甲烷一旦得到开采,将使人类的燃料使用史延长几个世纪。
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为开发这种新能源,国际上成立了由19个国家参与的地层深处海洋地质取样研究联合机构,有50个科技人员驾驶着一艘装备有先进实验设施的轮船从美国东海岸出发进行海底可燃冰勘探。这艘可燃冰勘探专用轮船的7层船舱都装备着先进的实验设备,是当今世界上唯一的一艘能从深海下岩石中取样的轮船,船上装备有能用于研究沉积层学、古人类学、岩石学、地球化学、地球物理学等的实验设备。这艘专用轮船由得克萨斯州A·M大学主管,英、德、法、日、澳、美科学基金会及欧洲联合科学基金会为其提供经济援助。
海底可燃冰的存在很可能使海床不稳定,常会导致大规模的海底泥流,对海底管道和通信电缆有严重的破坏作用。更严重的是,如果地震中海底地层断裂,游离的气体和水合甲烷分解产生的气体就会喷出海面,或在海水表层及水面上形成许多高度集中的易燃气泡,这不仅会对过往行船有危险,也会给低空飞行的飞机带来厄运。有学者认为,近几个世纪,在位于佛罗里达、百慕大群岛和波多黎各之间的百慕大三角区海域发生过的许多船只和飞机神秘失踪事件,即所谓百慕大之谜就可能与此有关。
由于可燃冰是在深海处低温高压条件下形成的,氢键是一种弱作用,冰状的水合甲烷一出水面就会自动融化分解成气体,故我们没有必要在分解水合甲烷上费神,只要用专用设备将这些气体收集起来就可利用。
值得注意的是,可燃冰作为一种新能源虽具有开发应用前景,但甲烷是一种高效的温室效应气体,可燃冰的开采如果方法不当,释放出的甲烷扩散到大气中,会增强地球的温室效应,导致地球上永久冻土和两极冰山融化而使地球变暖。安全合理地开发可燃冰,必须同时考虑环境保护。
(责任编辑 邓爱华)