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在页岩沉积物中发现了大量清洁燃烧的化石燃料，掀起了一股天然气热潮。2009年，钻探马塞卢斯页岩将产出38亿美元，并创造4万8千多个岗位。宾夕法尼亚州有望成为天然气的欧佩克。
点缀在伊利湖畔的平坦黑色岩石很不寻常，最初的迹象出现在格雷·拉什(Gary Lash)将两块岩石相击的时候。它们轻易就变成了碎片，发出微弱的碳氢化合物气味，闻起来有点儿像煤油。但是，对于纽约州立大学弗里多尼亚分校(sUNY Fredonia)的地质学家拉什教授来说，将岩石相击不过是一种吸引游客注意的简单把戏。他真正感兴趣的是，从附近的绝壁上突出至狭窄海滩上的那些黑色突起物。
从拉什这个专家的角度来看，基本与湖畔平行的广阔黑色页岩讲述了数亿年的地质历史。页岩形成于3亿5千万年前，有机淤泥在浅海的底部堆积，其所覆盖的一大部分是现在的美国东部；它曾被埋在2公里的地下，以后又渐渐升至表面。现在，这些暴露的岩石能告诉我们关于折断、裂开的故事。“我们已经证明，这些折断只可能是形成了碳氢化合物的结果，”拉什说。
这是大量黑色页岩沉积物的边缘，它在地下延伸近千万英亩，包括纽约西部、宾夕法尼亚州西部和北部的大部分地区、俄亥俄州的部分地区、西弗吉尼亚州、马里兰州和肯塔基州。
最古老最深的那一层叫做马塞卢斯页岩，如果拉什等地质学家的观点是正确的，那么它富含足够的天然气，能在未来的几十年里改变美国使用能源的方式。
现在，专家们相信，美国的天然气储量远比三、四年前大家所认为的要多。对于估算数值的纠正很大程度上是因为先进的钻探技术使得从页岩中提取燃料成为经济上可行。马塞卢斯页岩是最近被发现的，它可能是最大的页岩气储藏地，其他的(储藏)零星分散在全美各地。根据美国能源部能源信息署的数据，美国每年消耗23万亿立方英尺的天然气。总部设在科罗拉多矿业学院的组织，潜能气体委员会(PotentialGas Committee)，于2009年6月公布了两年一次的评估，认为美国的潜在天然气资源为1836万亿立方英尺。这比两年前的估计高了39％。加上能源信息署计算的238万亿立方英尺的“探明储量”(在现有的经济条件下就能生产的天然气)，潜能气体委员会认为，未来的供应量为2074万亿立方英尺。换句话说，按照目前的消费率，美国的天然气足够供应90年。即使我们用天然气完全取代煤发电，国内的供应也足以维持50年。
几乎所有的新发现资源都在页岩内，据估计，它现在蕴含着616万亿立方英尺的可采天然气，科罗拉多矿业学院的地质学和地质工程教授约翰·柯蒂斯(John Curtis)说，他也是潜能气体委员会的主任，为其提供技术上的帮助。据计算，单是阿巴拉契亚盆地的供应量就达227万亿立方英尺，马塞卢斯页岩是其中的一大部分。柯蒂斯表示，期待在该委员会下一次的评估中，会有更多的页岩气“混合其中”。
事实上，一些地质学家认为，马塞卢斯页岩和其他页岩中储藏的天然气供应甚至可能比潜能气体委员会估计的更多。2008年1月，拉什和宾夕法尼亚州立大学的同事特里·恩格尔德(Terry Engelder)估计，马塞卢斯页岩中的可采天然气为50万亿立方英尺。但是，最初在那个地区的钻探工作非常顺利，恩格尔德现在把可采天然气供应量定为489万亿立方英尺。如果那是对的，那么马塞卢斯页岩就是世界第二大天然气田，只有伊朗和卡塔尔共同拥有的大规模海上储量比它大。
天然气比其他燃料更有优势。它比燃烧煤更清洁，产生的二氧化碳少得多。由于燃煤发电占了美国二氧化碳排放总量的三分之一，用天然气取代至少一部分的煤能大大减少这样的污染。而用天然气代替汽车中的汽油和柴油燃料能降低美国对外国石油的依赖。
但是，现在还不能确定天然气的大量供应会怎样改变美国的能源消耗。煤通常比天然气便宜，因此，它仍然是大多数发电厂的燃料选择。同时，轿车和卡车制造商没什么经济上的理由开始生产以天然气为燃料的汽车，而且，为其充气的基础设施也还不到位。如果联邦政策不改变，能源信息署预测，在未来的几十年里，对于天然气的需求将保持相对稳定。
华盛顿的自由派游说团体、天然气行业利益团体、以及环保组织都在推动国家能源组成中偏向天然气的政策，理由是环境和国家安全利益。如果那些团体可以说服立法者，对于提高该种能源使用的奖励将是即将在国会讨论的联邦能源法案的一个重要组成部分。此前，政策制定者认定，天然气是一种“日益减少的资源”，能源未来联盟(Energy FutureCoalition，一个总部设在华盛顿的倡议组织)的执行主任里德·戴晨(Reid Detchon)这样说。
“确切的数字是多少并不重要，”斯坦福大学地球物理学教授马克·佐伯克(Mark Zoback)说。“数字都非常大，这意味着我们拥有巨大的国内资源，将在我国未来的能源中
扮演极其重要的角色。”他提醒道，天然气也并不是一个十全十美的解决方案。但是，他表示， “在未来的一、二十年里，我们完全可以摆脱煤，用天然气作为主要的发电燃料，这并非不合理。我不认为天然气是可再生能源的替代品，但是，在目前这个化石燃料的转型期，我认为，天然气是最好的燃料。”
天然气之国
在宾夕法尼亚州，钻探马塞卢斯页岩获取天然气的行动已经匆忙地开始。根据去年夏天由宾州州立大学公布的一份报告，2009年，钻探马塞卢斯页岩将产出38亿美元，并创造4万8千多个岗位。从沉积物中提取天然气“还处于起步阶段”，罗伯特·沃森(Robert Watson，)说，他是石油和天然气工程的名誉副教授，也是该报告的合著者， “这是一个全新的产业。”
宾州不仅是60％到65％的地下藏有天然气，沃森说，而且，许多最有希望钻探的地区都靠近现有的管道，可以在整个东北部地区廉价运输，这是世界上最大的燃料市场。“一些管道正好穿过马塞卢斯页岩的心脏，”他说， “想想看，你有一口井，而旁边就有一根通向纽约城的管道。”沃森预计，在未来一百年页岩开发的时间里，钻探天然气将产出1万亿美元，并且到2020年为该州创造约12万个岗位。“宾夕法尼亚州有望成为天然气的欧佩克，”他说，“这真难以置信。它对宾州经济的影响将是自钢铁业崩溃以来从未见过的。”
如果你去过宾州的西南部，你就会觉得他那看似夸张的说法是有一定道理的。那是一个以钢铁生产和煤矿闻名的地区，钢铁业的艰难时期留下了废弃的、生锈的工厂，直到最近，这里的经济仍然很艰难。近些日子，全新的四轮驱动厢式货车和重型工业钻探设备正奔忙于乡村公路上。坐落在绵延起伏的丘陵和小农场之间的是几十座新的天然气井。偶尔，高大的钻探机在山脊间发出响声。
宾夕法尼亚州“淘气潮”的领先者之一是Range Resources，一个总部设在沃斯堡的公司，2004年，它率先钻探了马塞卢斯页岩的第一口商业井。在Range的钻探点之一，匹兹堡以南大约四十五分钟的路程，一个巨大的、价值数百万美元的钻机安静地矗立在农场上。这个钻机将会钻探6个间隔仅几英尺的气井；一旦完成对一个气井的钻探，液压千斤顶会提起几吨重的设备，然后“走”到下个位置。钻探点旁边是一个堆满塑料袋的小池子，袋里装满了从井里挖出的泥浆和碎片。
Range和其他一些天然气生产商所依赖的钻探技术已经在过去十年里被用于德克萨斯州东北部的页岩天然气田开采上。托车内有一个外地办事处，工程的复杂性显而易见。墙上是一张钻探计划的地图。钻头将穿越各种类型的沉积物，钻入1000米以下。然后，在大约275米的过程中，它会渐渐转动90度，这样当它进入约2000米的马塞卢斯页岩后，它可以水平通过富含天然气的岩石。钻探机可以在几厘米以内控制探头。在一个6米的窗口中，探头可以沿着马塞卢斯页岩层推进1600米。水平钻进的方法很重要，这样气井就能在页岩层开采一大片区域。渐渐地，钻探点的几个气井就会在农场的地下蔓延，抽干几百英亩的页岩。
这一过程中最棘手的部分是钻探完成，大钻机移开的时候。一小队专门设备，包括几十辆蓄水的卡车将会进入，展开一个叫做水力压裂增产的步骤，目的是让天然气高效地流入气井。尽管马塞卢斯页岩内浸满了气体，岩石却将碳氢化合物紧紧地抓着。为了提取天然气，工程师们以高压将几百万加仑的水注入页岩。如果一切顺利，水抽回来以后，天然气会离开岩石进入管道。
这项工程能够实现是对地质奇观和钻探工程创造力的赞歌。就像伊利湖畔的黑色页岩，马塞卢斯页岩也布满了天然的小裂缝，这是百万年前烃类气体扩大时形成的。掺有细砂和化学添加剂的高压水可以扩大这些裂缝。环绕着岩石i00米或者更长的距离，气体从被破坏的岩石中渗透出来，从气井的管道内射出。
格雷-拉什和特里-恩格尔德等地质学家很早以前就知道阿巴拉契亚盆地的黑色页岩内含有大量天然气。事实上，美国的第一个天然气井是1825年在纽约州的雷多尼亚钻探的，距伊利湖只有几英里，木质的管道用来运输燃料，燃料可以点亮镇上所有的房屋。但是，地质学家震惊地发现，会有这么多的天然气可以很廉价地获得开采。2007年，Range公布其最初的钻探结果后，恩格尔德回忆道，在纽约一个投资人电话会议上，他被问道马塞卢斯页岩中蕴含多少天然气。他从来没想过做这样的计算。恩格尔德记得，他停顿了一下，然后回答：“我不太确定，但是到今天晚上，我会非常确定。”他根据沉积物的大小以及岩石中可能含有的天然气量进行了计算；然后他找来了拉什，叫他也算一下。第二天，拉什回了电话，算出了自己的数字。他们得出了相同的结论，恩格·尔德说：“天啊，这么多的气啊。”
架起桥梁
乍看之下，增加天然气而减少煤和石油的使用，这种主张直截了当。美国的燃煤电厂生产了全国约50％的电力，但是，它们却产生了电力行业82％的碳排放。燃烧天然气所产生的二氧化碳大约为燃烧煤的一半。而且，许多现有的天然气发电厂产量过剩，因为它们大多是燃煤发电厂在高峰用电时段的备用发电厂。
从技术的角度看，用天然气代替轿车和卡车里的汽油或柴油也很容易。不幸的是，这样减少的温室气体排放比替代燃煤发电所减少的要少。以天然气为动力的汽车排放的二氧化碳比以汽油为动力的车少约25％，但是，交通只占美国温室气体排放总量的三分之一，即使把全美国的汽车都换成天然气的，也只能减少约8％的排放。不过，在全国的部分车队(如公共汽车和出租车)中使用天然气相对简单，而且能减少对进口石油的依赖。
2009年8月中旬，能源未来联盟和美国进步中心(Centerfor American Progress)，一个与奥巴马政府有密切联系的颇有影响力的华盛顿组织，发布了一份名为《天然气：21世纪的纽带燃料》的报告。该报告的时机正好是近期页岩天然气发现后，希望能使得天然气成为国会能源法案辩论中的一部分。拟议中的法案，例如能有效地为二氧化碳排放定价的总量管制与排放交易项目，能为这种燃料创造出强健且日益增长的市场。一旦碳的价格达到每吨20至30美元，能源未来联盟的戴辰说，“公用事业单位从煤转向天然气，从经济上来说是有利的。”戴辰还主张“低碳”责任，这就要求公用事业单位在电力生产的一定比例中使用天然气，鼓励生产者关闭他们最古老而肮脏的燃煤发电厂。
这样的政策改变对于进一步鼓励钻探页岩储藏是至关重要的，Range的首席营运官济·文图拉(Je Ventura)说。2008年，天然气价格的峰值是每千立方英尺13美元，2009年夏天，由于过度供给和需求疲软，价格降到3美元，是2001年12月以来的最低水平。因此，钻探放慢了速度，在美国的一些地区，几乎处于停滞状态(尽管事实上，对于马塞卢斯页岩的钻探有所增长)。“合理的价格”约为每千立方英尺6至8美元，文图拉说，这将使钻探公司更充分地钻探页岩天然气。回到那样的价格不仅需要经济复苏，还需要影响电力生产者增加天然气使用的政策。“这是马上就会发生的事情，”他说， “更多的天然气发电会有立竿见影的影响。”
钻探页岩天然气还有一个不那么明显的环境效益，如果斯坦福大学的地球物理学家佐伯克的研究成功的话。化石燃料发电厂，无论它们用的是煤还是天然气，最终都要捕捉并隔离它们的二氧化碳排放。那也就意味着要找一种安全、经济的方法储存二氧化碳，使其不能泄露。佐伯克相信，页岩存储可能是一种解决方案。
佐伯克正在测试将二氧化碳存在枯竭的天然气井中这一过程的可行性——同时，还能获得更多的产出。有人认为，起码页岩中的一部分甲烷被沉积物吸收了：气体分子形成薄膜，附着在沉积物中有机物和粘土的表面。然而，初步测试结果显示，二氧化碳与这些物质结合的能力比甲烷更强。佐伯克相信，二氧化碳被注入生产能力较低的气井，可以取代被吸附的甲烷，那么它就会离开页岩流入气井。如果能够成功，这个过程就能额外释放气井中的天然气，并将二氧化碳安全地存在地下。
佐伯克表示，要知道这个过程能否奏效，还需要一年的时间。“当然了，从概念到实施有很长的路要走。而且还有一百零一个问题需要回答，”他说。不过，他提出，最近天然气钻探的放缓恰恰提供了一个机会，能在钻探再次达到高峰之前测试这个概念，他预计那会出现在2011年或2012年。佐伯克指出，现在二氧化碳通过管道注入钻油点，以增加产出，他说，相似的基础设施也可以建在页岩天然气井的边上。而且，在开发页岩天然气钻探的时候建造一些这样的基础设施，能使得碳储存更加切实可行。
梦幻现实
然而，并非所有的专家都认为快速扩张天然气市场是
明智的。简而言之，他们担心美国会沉溺于另一种化石燃料中——从长远来看，这种燃料会比现在许多人预计的更昂贵而不充足。
20世纪80年代末的英国就是一个发人深省的例子。该国毗邻北海巨大的、未被开发的天然气资源。当时，以首相撒切尔夫人为首的保守党正与煤矿工人斗争，从经济和政治上来看，天然气似乎是一种很有吸引力的燃料。因此，政府和行业推进了一次被称为“向天然气冲刺”的运动，第一次允许发电厂使用天然气。该国的煤炭行业几乎消失殆尽，而核电在很大程度上被忽视了。“整个国家非常迅速地建起新的天然气发电站，”托尼·梅格斯(Tony Meggs)回忆道，他当时是负责建造天然气输出管道的BP公司的员工。 “我们开始开采未被开发的天然气田，那太棒了。我们非常兴奋。”
但是回过头看，梅格斯说，事实证明，英国市场的快速扩张是“糟糕的政策”。 他现在是麻省理工大学的访问工程师，也是该校即将发布的关于天然气报告的联合编辑。现在，他说，英国要进口其所依赖的天然气用于发电；到2020年，进口的比例将被迫达到70％，大部分来自欧洲大陆。“所以我们从大量供应和安全的立场出发，人人都说有许多天然气，从能源安全的角度来说，这是非常缺乏吸引力的，”梅格斯说。“拓展市场，使用不当的能源，然后渐渐变得依赖进口。美国不能重蹈覆辙，这一点很重要。”
尽管梅格斯认为美国的页岩天然气供应“非常幸运”，但是，他警告说，目前尚不清楚这将会是多大的资源，因为钻探页岩“是一个相对年轻的现象”。任何能源政策都必须将那些不确定因素考虑在内。举个例子，麻省理工学院的天然气研究将关注的“不是那儿有多少天然气，而是从地下开采出要花多少钱，它能持续多久，以及(不确定性的)范围，既包括成本，也包括最终的可恢复性。”
当然，这种担忧在于以可接受的环境和经济的代价，页岩中可开采的天然气比专家估计的要少得多。匹兹堡的卡内基梅隆大学电力产业中心执行主任杰伊·阿帕特(Jay Apt)直言不讳：“我们还处于页岩蓬勃发展的早期阶段。激增时期的从业者都相信它会永远持续下去，然后在五年或七年后，惊讶地发现，它并不能持续到永远。”阿帕特预言“这些沉积物能提供的立方英尺数量必然会下降。”毕竟，他说， “大自然给与你的，和这个城镇允许你开采的，是两回事儿。”天然气生产商的广阔土地以及对水的使用已经在宾夕法尼亚引起了强烈的反弹。而快速将更多的发电厂改为使用天然气的危险在于，一旦页岩供应“结束”，发电厂就要依赖进口，容易受到价格波动的影响。
一些能源专家表示，即使天然气的供应保持充足，发电厂将在何种程度上改用天然气、需要多长时间仍然不清楚。关于改变煤炭发电厂，许多倡导使用天然气的人展现了一种“实际的天真”，加州大学圣迭戈分校的国际法律法规实验室主任大卫·维克多(David Victor)说。“如果你看一看替换美国所有的煤炭发电厂所需天然气的量，那么你所说的就是提高大约50％的天然气消耗，”他说。“这是一个巨大的数字。”这样巨大的生产增长就需要大量的页岩钻探，有些是在人口密集的地方。而且，他说，“我们并不知道真正大规模的(页岩钻探)将会是什么样的。”许多提倡大规模改用天然气的人“是活在梦境中，”维克多说，“他们还没有制定出具体的细节。”
显然，使用更多的天然气发电，减少煤的使用，可以降低二氧化碳污染。维克多说：“如果页岩天然气能够以较低的成本发挥很大的作用，那么这将是一个经济的、大大减少排放的方法。”但是，他说，美国要实现在2050年前减少80％的二氧化碳排放的长期目标，这是奥巴马总统和许多政界领导人主张的，那些减少是不够的。改用天然气，他说，“就是赢得了一些时问”，在做出其他改变之前，如引入更多的风能、核能、水电、太阳能以及其他零碳的电力资源。“担忧在于，天然气会是一座通向绝路的桥梁，”维克多说，“而且这可能是一座非常昂贵的桥梁，结果却是并不能减少80％的排放。”
从技术的角度看，天然气和可再生能源，如风能和太阳能，可以是互补的。没有风或太阳的时候，天然气涡轮机可以用来发电。但是，天然气和可再生能源之间的经济政治关系则更为复杂。如果联邦和州政策继续要求发电厂使用更多的可再生能源，电力行业可能会在聚焦这些技术的同时，保留低成本的燃煤发电厂。政策会推动可再生能源的使用，经济则推动煤的使用，天然气会被挤出局。
而对于天然气是一种减少二氧化碳排放方法的关注可能会使注意力——和资金——从对零碳技术的需求那儿转移。“我很喜欢干净的天然气，但是每一天都极大地提高天然气使用，而忽视其所需要的基本技术转变，是很危险的，”维克多说。
能够从马塞卢斯页岩以及美国其他类似沉积物中获得巨大的天然气资源，这已经从根本上改变了能源的计算。这种巨大又看似经济的化石燃料新来源的发现甚至让地质学家感到惊讶，他们的职业生涯中一直都在研究这些页岩。难怪，政策制定者和政治家们才刚开始探索这样的发现到底意味着什么。
目前还不清楚怎样—甚至是否—那些负责制定能源政策的人会利用这个机会。最好的情况是，这些新发现的天然气供应能赢得时间，提供一个减少温室气体排放的机会，而更多的创新技术也正在开发和部署中。最坏的情况是，这个国家会大量使用这种燃料，结果却发现我们并没有大大减少二氧化碳的排放一而我们推迟了开发清洁技术研究的投资。
点缀在伊利湖畔的平坦黑色岩石很不寻常，最初的迹象出现在格雷·拉什(Gary Lash)将两块岩石相击的时候。它们轻易就变成了碎片，发出微弱的碳氢化合物气味，闻起来有点儿像煤油。但是，对于纽约州立大学弗里多尼亚分校(sUNY Fredonia)的地质学家拉什教授来说，将岩石相击不过是一种吸引游客注意的简单把戏。他真正感兴趣的是，从附近的绝壁上突出至狭窄海滩上的那些黑色突起物。
从拉什这个专家的角度来看，基本与湖畔平行的广阔黑色页岩讲述了数亿年的地质历史。页岩形成于3亿5千万年前，有机淤泥在浅海的底部堆积，其所覆盖的一大部分是现在的美国东部；它曾被埋在2公里的地下，以后又渐渐升至表面。现在，这些暴露的岩石能告诉我们关于折断、裂开的故事。“我们已经证明，这些折断只可能是形成了碳氢化合物的结果，”拉什说。
这是大量黑色页岩沉积物的边缘，它在地下延伸近千万英亩，包括纽约西部、宾夕法尼亚州西部和北部的大部分地区、俄亥俄州的部分地区、西弗吉尼亚州、马里兰州和肯塔基州。
最古老最深的那一层叫做马塞卢斯页岩，如果拉什等地质学家的观点是正确的，那么它富含足够的天然气，能在未来的几十年里改变美国使用能源的方式。
现在，专家们相信，美国的天然气储量远比三、四年前大家所认为的要多。对于估算数值的纠正很大程度上是因为先进的钻探技术使得从页岩中提取燃料成为经济上可行。马塞卢斯页岩是最近被发现的，它可能是最大的页岩气储藏地，其他的(储藏)零星分散在全美各地。根据美国能源部能源信息署的数据，美国每年消耗23万亿立方英尺的天然气。总部设在科罗拉多矿业学院的组织，潜能气体委员会(PotentialGas Committee)，于2009年6月公布了两年一次的评估，认为美国的潜在天然气资源为1836万亿立方英尺。这比两年前的估计高了39％。加上能源信息署计算的238万亿立方英尺的“探明储量”(在现有的经济条件下就能生产的天然气)，潜能气体委员会认为，未来的供应量为2074万亿立方英尺。换句话说，按照目前的消费率，美国的天然气足够供应90年。即使我们用天然气完全取代煤发电，国内的供应也足以维持50年。
几乎所有的新发现资源都在页岩内，据估计，它现在蕴含着616万亿立方英尺的可采天然气，科罗拉多矿业学院的地质学和地质工程教授约翰·柯蒂斯(John Curtis)说，他也是潜能气体委员会的主任，为其提供技术上的帮助。据计算，单是阿巴拉契亚盆地的供应量就达227万亿立方英尺，马塞卢斯页岩是其中的一大部分。柯蒂斯表示，期待在该委员会下一次的评估中，会有更多的页岩气“混合其中”。
事实上，一些地质学家认为，马塞卢斯页岩和其他页岩中储藏的天然气供应甚至可能比潜能气体委员会估计的更多。2008年1月，拉什和宾夕法尼亚州立大学的同事特里·恩格尔德(Terry Engelder)估计，马塞卢斯页岩中的可采天然气为50万亿立方英尺。但是，最初在那个地区的钻探工作非常顺利，恩格尔德现在把可采天然气供应量定为489万亿立方英尺。如果那是对的，那么马塞卢斯页岩就是世界第二大天然气田，只有伊朗和卡塔尔共同拥有的大规模海上储量比它大。
天然气比其他燃料更有优势。它比燃烧煤更清洁，产生的二氧化碳少得多。由于燃煤发电占了美国二氧化碳排放总量的三分之一，用天然气取代至少一部分的煤能大大减少这样的污染。而用天然气代替汽车中的汽油和柴油燃料能降低美国对外国石油的依赖。
但是，现在还不能确定天然气的大量供应会怎样改变美国的能源消耗。煤通常比天然气便宜，因此，它仍然是大多数发电厂的燃料选择。同时，轿车和卡车制造商没什么经济上的理由开始生产以天然气为燃料的汽车，而且，为其充气的基础设施也还不到位。如果联邦政策不改变，能源信息署预测，在未来的几十年里，对于天然气的需求将保持相对稳定。
华盛顿的自由派游说团体、天然气行业利益团体、以及环保组织都在推动国家能源组成中偏向天然气的政策，理由是环境和国家安全利益。如果那些团体可以说服立法者，对于提高该种能源使用的奖励将是即将在国会讨论的联邦能源法案的一个重要组成部分。此前，政策制定者认定，天然气是一种“日益减少的资源”，能源未来联盟(Energy FutureCoalition，一个总部设在华盛顿的倡议组织)的执行主任里德·戴晨(Reid Detchon)这样说。
“确切的数字是多少并不重要，”斯坦福大学地球物理学教授马克·佐伯克(Mark Zoback)说。“数字都非常大，这意味着我们拥有巨大的国内资源，将在我国未来的能源中
扮演极其重要的角色。”他提醒道，天然气也并不是一个十全十美的解决方案。但是，他表示， “在未来的一、二十年里，我们完全可以摆脱煤，用天然气作为主要的发电燃料，这并非不合理。我不认为天然气是可再生能源的替代品，但是，在目前这个化石燃料的转型期，我认为，天然气是最好的燃料。”
天然气之国
在宾夕法尼亚州，钻探马塞卢斯页岩获取天然气的行动已经匆忙地开始。根据去年夏天由宾州州立大学公布的一份报告，2009年，钻探马塞卢斯页岩将产出38亿美元，并创造4万8千多个岗位。从沉积物中提取天然气“还处于起步阶段”，罗伯特·沃森(Robert Watson，)说，他是石油和天然气工程的名誉副教授，也是该报告的合著者， “这是一个全新的产业。”
宾州不仅是60％到65％的地下藏有天然气，沃森说，而且，许多最有希望钻探的地区都靠近现有的管道，可以在整个东北部地区廉价运输，这是世界上最大的燃料市场。“一些管道正好穿过马塞卢斯页岩的心脏，”他说， “想想看，你有一口井，而旁边就有一根通向纽约城的管道。”沃森预计，在未来一百年页岩开发的时间里，钻探天然气将产出1万亿美元，并且到2020年为该州创造约12万个岗位。“宾夕法尼亚州有望成为天然气的欧佩克，”他说，“这真难以置信。它对宾州经济的影响将是自钢铁业崩溃以来从未见过的。”
如果你去过宾州的西南部，你就会觉得他那看似夸张的说法是有一定道理的。那是一个以钢铁生产和煤矿闻名的地区，钢铁业的艰难时期留下了废弃的、生锈的工厂，直到最近，这里的经济仍然很艰难。近些日子，全新的四轮驱动厢式货车和重型工业钻探设备正奔忙于乡村公路上。坐落在绵延起伏的丘陵和小农场之间的是几十座新的天然气井。偶尔，高大的钻探机在山脊间发出响声。
宾夕法尼亚州“淘气潮”的领先者之一是Range Resources，一个总部设在沃斯堡的公司，2004年，它率先钻探了马塞卢斯页岩的第一口商业井。在Range的钻探点之一，匹兹堡以南大约四十五分钟的路程，一个巨大的、价值数百万美元的钻机安静地矗立在农场上。这个钻机将会钻探6个间隔仅几英尺的气井；一旦完成对一个气井的钻探，液压千斤顶会提起几吨重的设备，然后“走”到下个位置。钻探点旁边是一个堆满塑料袋的小池子，袋里装满了从井里挖出的泥浆和碎片。
Range和其他一些天然气生产商所依赖的钻探技术已经在过去十年里被用于德克萨斯州东北部的页岩天然气田开采上。托车内有一个外地办事处，工程的复杂性显而易见。墙上是一张钻探计划的地图。钻头将穿越各种类型的沉积物，钻入1000米以下。然后，在大约275米的过程中，它会渐渐转动90度，这样当它进入约2000米的马塞卢斯页岩后，它可以水平通过富含天然气的岩石。钻探机可以在几厘米以内控制探头。在一个6米的窗口中，探头可以沿着马塞卢斯页岩层推进1600米。水平钻进的方法很重要，这样气井就能在页岩层开采一大片区域。渐渐地，钻探点的几个气井就会在农场的地下蔓延，抽干几百英亩的页岩。
这一过程中最棘手的部分是钻探完成，大钻机移开的时候。一小队专门设备，包括几十辆蓄水的卡车将会进入，展开一个叫做水力压裂增产的步骤，目的是让天然气高效地流入气井。尽管马塞卢斯页岩内浸满了气体，岩石却将碳氢化合物紧紧地抓着。为了提取天然气，工程师们以高压将几百万加仑的水注入页岩。如果一切顺利，水抽回来以后，天然气会离开岩石进入管道。
这项工程能够实现是对地质奇观和钻探工程创造力的赞歌。就像伊利湖畔的黑色页岩，马塞卢斯页岩也布满了天然的小裂缝，这是百万年前烃类气体扩大时形成的。掺有细砂和化学添加剂的高压水可以扩大这些裂缝。环绕着岩石i00米或者更长的距离，气体从被破坏的岩石中渗透出来，从气井的管道内射出。
格雷-拉什和特里-恩格尔德等地质学家很早以前就知道阿巴拉契亚盆地的黑色页岩内含有大量天然气。事实上，美国的第一个天然气井是1825年在纽约州的雷多尼亚钻探的，距伊利湖只有几英里，木质的管道用来运输燃料，燃料可以点亮镇上所有的房屋。但是，地质学家震惊地发现，会有这么多的天然气可以很廉价地获得开采。2007年，Range公布其最初的钻探结果后，恩格尔德回忆道，在纽约一个投资人电话会议上，他被问道马塞卢斯页岩中蕴含多少天然气。他从来没想过做这样的计算。恩格尔德记得，他停顿了一下，然后回答：“我不太确定，但是到今天晚上，我会非常确定。”他根据沉积物的大小以及岩石中可能含有的天然气量进行了计算；然后他找来了拉什，叫他也算一下。第二天，拉什回了电话，算出了自己的数字。他们得出了相同的结论，恩格·尔德说：“天啊，这么多的气啊。”
架起桥梁
乍看之下，增加天然气而减少煤和石油的使用，这种主张直截了当。美国的燃煤电厂生产了全国约50％的电力，但是，它们却产生了电力行业82％的碳排放。燃烧天然气所产生的二氧化碳大约为燃烧煤的一半。而且，许多现有的天然气发电厂产量过剩，因为它们大多是燃煤发电厂在高峰用电时段的备用发电厂。
从技术的角度看，用天然气代替轿车和卡车里的汽油或柴油也很容易。不幸的是，这样减少的温室气体排放比替代燃煤发电所减少的要少。以天然气为动力的汽车排放的二氧化碳比以汽油为动力的车少约25％，但是，交通只占美国温室气体排放总量的三分之一，即使把全美国的汽车都换成天然气的，也只能减少约8％的排放。不过，在全国的部分车队(如公共汽车和出租车)中使用天然气相对简单，而且能减少对进口石油的依赖。
2009年8月中旬，能源未来联盟和美国进步中心(Centerfor American Progress)，一个与奥巴马政府有密切联系的颇有影响力的华盛顿组织，发布了一份名为《天然气：21世纪的纽带燃料》的报告。该报告的时机正好是近期页岩天然气发现后，希望能使得天然气成为国会能源法案辩论中的一部分。拟议中的法案，例如能有效地为二氧化碳排放定价的总量管制与排放交易项目，能为这种燃料创造出强健且日益增长的市场。一旦碳的价格达到每吨20至30美元，能源未来联盟的戴辰说，“公用事业单位从煤转向天然气，从经济上来说是有利的。”戴辰还主张“低碳”责任，这就要求公用事业单位在电力生产的一定比例中使用天然气，鼓励生产者关闭他们最古老而肮脏的燃煤发电厂。
这样的政策改变对于进一步鼓励钻探页岩储藏是至关重要的，Range的首席营运官济·文图拉(Je Ventura)说。2008年，天然气价格的峰值是每千立方英尺13美元，2009年夏天，由于过度供给和需求疲软，价格降到3美元，是2001年12月以来的最低水平。因此，钻探放慢了速度，在美国的一些地区，几乎处于停滞状态(尽管事实上，对于马塞卢斯页岩的钻探有所增长)。“合理的价格”约为每千立方英尺6至8美元，文图拉说，这将使钻探公司更充分地钻探页岩天然气。回到那样的价格不仅需要经济复苏，还需要影响电力生产者增加天然气使用的政策。“这是马上就会发生的事情，”他说， “更多的天然气发电会有立竿见影的影响。”
钻探页岩天然气还有一个不那么明显的环境效益，如果斯坦福大学的地球物理学家佐伯克的研究成功的话。化石燃料发电厂，无论它们用的是煤还是天然气，最终都要捕捉并隔离它们的二氧化碳排放。那也就意味着要找一种安全、经济的方法储存二氧化碳，使其不能泄露。佐伯克相信，页岩存储可能是一种解决方案。
佐伯克正在测试将二氧化碳存在枯竭的天然气井中这一过程的可行性——同时，还能获得更多的产出。有人认为，起码页岩中的一部分甲烷被沉积物吸收了：气体分子形成薄膜，附着在沉积物中有机物和粘土的表面。然而，初步测试结果显示，二氧化碳与这些物质结合的能力比甲烷更强。佐伯克相信，二氧化碳被注入生产能力较低的气井，可以取代被吸附的甲烷，那么它就会离开页岩流入气井。如果能够成功，这个过程就能额外释放气井中的天然气，并将二氧化碳安全地存在地下。
佐伯克表示，要知道这个过程能否奏效，还需要一年的时间。“当然了，从概念到实施有很长的路要走。而且还有一百零一个问题需要回答，”他说。不过，他提出，最近天然气钻探的放缓恰恰提供了一个机会，能在钻探再次达到高峰之前测试这个概念，他预计那会出现在2011年或2012年。佐伯克指出，现在二氧化碳通过管道注入钻油点，以增加产出，他说，相似的基础设施也可以建在页岩天然气井的边上。而且，在开发页岩天然气钻探的时候建造一些这样的基础设施，能使得碳储存更加切实可行。
梦幻现实
然而，并非所有的专家都认为快速扩张天然气市场是
明智的。简而言之，他们担心美国会沉溺于另一种化石燃料中——从长远来看，这种燃料会比现在许多人预计的更昂贵而不充足。
20世纪80年代末的英国就是一个发人深省的例子。该国毗邻北海巨大的、未被开发的天然气资源。当时，以首相撒切尔夫人为首的保守党正与煤矿工人斗争，从经济和政治上来看，天然气似乎是一种很有吸引力的燃料。因此，政府和行业推进了一次被称为“向天然气冲刺”的运动，第一次允许发电厂使用天然气。该国的煤炭行业几乎消失殆尽，而核电在很大程度上被忽视了。“整个国家非常迅速地建起新的天然气发电站，”托尼·梅格斯(Tony Meggs)回忆道，他当时是负责建造天然气输出管道的BP公司的员工。 “我们开始开采未被开发的天然气田，那太棒了。我们非常兴奋。”
但是回过头看，梅格斯说，事实证明，英国市场的快速扩张是“糟糕的政策”。 他现在是麻省理工大学的访问工程师，也是该校即将发布的关于天然气报告的联合编辑。现在，他说，英国要进口其所依赖的天然气用于发电；到2020年，进口的比例将被迫达到70％，大部分来自欧洲大陆。“所以我们从大量供应和安全的立场出发，人人都说有许多天然气，从能源安全的角度来说，这是非常缺乏吸引力的，”梅格斯说。“拓展市场，使用不当的能源，然后渐渐变得依赖进口。美国不能重蹈覆辙，这一点很重要。”
尽管梅格斯认为美国的页岩天然气供应“非常幸运”，但是，他警告说，目前尚不清楚这将会是多大的资源，因为钻探页岩“是一个相对年轻的现象”。任何能源政策都必须将那些不确定因素考虑在内。举个例子，麻省理工学院的天然气研究将关注的“不是那儿有多少天然气，而是从地下开采出要花多少钱，它能持续多久，以及(不确定性的)范围，既包括成本，也包括最终的可恢复性。”
当然，这种担忧在于以可接受的环境和经济的代价，页岩中可开采的天然气比专家估计的要少得多。匹兹堡的卡内基梅隆大学电力产业中心执行主任杰伊·阿帕特(Jay Apt)直言不讳：“我们还处于页岩蓬勃发展的早期阶段。激增时期的从业者都相信它会永远持续下去，然后在五年或七年后，惊讶地发现，它并不能持续到永远。”阿帕特预言“这些沉积物能提供的立方英尺数量必然会下降。”毕竟，他说， “大自然给与你的，和这个城镇允许你开采的，是两回事儿。”天然气生产商的广阔土地以及对水的使用已经在宾夕法尼亚引起了强烈的反弹。而快速将更多的发电厂改为使用天然气的危险在于，一旦页岩供应“结束”，发电厂就要依赖进口，容易受到价格波动的影响。
一些能源专家表示，即使天然气的供应保持充足，发电厂将在何种程度上改用天然气、需要多长时间仍然不清楚。关于改变煤炭发电厂，许多倡导使用天然气的人展现了一种“实际的天真”，加州大学圣迭戈分校的国际法律法规实验室主任大卫·维克多(David Victor)说。“如果你看一看替换美国所有的煤炭发电厂所需天然气的量，那么你所说的就是提高大约50％的天然气消耗，”他说。“这是一个巨大的数字。”这样巨大的生产增长就需要大量的页岩钻探，有些是在人口密集的地方。而且，他说，“我们并不知道真正大规模的(页岩钻探)将会是什么样的。”许多提倡大规模改用天然气的人“是活在梦境中，”维克多说，“他们还没有制定出具体的细节。”
显然，使用更多的天然气发电，减少煤的使用，可以降低二氧化碳污染。维克多说：“如果页岩天然气能够以较低的成本发挥很大的作用，那么这将是一个经济的、大大减少排放的方法。”但是，他说，美国要实现在2050年前减少80％的二氧化碳排放的长期目标，这是奥巴马总统和许多政界领导人主张的，那些减少是不够的。改用天然气，他说，“就是赢得了一些时问”，在做出其他改变之前，如引入更多的风能、核能、水电、太阳能以及其他零碳的电力资源。“担忧在于，天然气会是一座通向绝路的桥梁，”维克多说，“而且这可能是一座非常昂贵的桥梁，结果却是并不能减少80％的排放。”
从技术的角度看，天然气和可再生能源，如风能和太阳能，可以是互补的。没有风或太阳的时候，天然气涡轮机可以用来发电。但是，天然气和可再生能源之间的经济政治关系则更为复杂。如果联邦和州政策继续要求发电厂使用更多的可再生能源，电力行业可能会在聚焦这些技术的同时，保留低成本的燃煤发电厂。政策会推动可再生能源的使用，经济则推动煤的使用，天然气会被挤出局。
而对于天然气是一种减少二氧化碳排放方法的关注可能会使注意力——和资金——从对零碳技术的需求那儿转移。“我很喜欢干净的天然气，但是每一天都极大地提高天然气使用，而忽视其所需要的基本技术转变，是很危险的，”维克多说。
能够从马塞卢斯页岩以及美国其他类似沉积物中获得巨大的天然气资源，这已经从根本上改变了能源的计算。这种巨大又看似经济的化石燃料新来源的发现甚至让地质学家感到惊讶，他们的职业生涯中一直都在研究这些页岩。难怪，政策制定者和政治家们才刚开始探索这样的发现到底意味着什么。
目前还不清楚怎样—甚至是否—那些负责制定能源政策的人会利用这个机会。最好的情况是，这些新发现的天然气供应能赢得时间，提供一个减少温室气体排放的机会，而更多的创新技术也正在开发和部署中。最坏的情况是，这个国家会大量使用这种燃料，结果却发现我们并没有大大减少二氧化碳的排放一而我们推迟了开发清洁技术研究的投资。