十万个为什么|可燃冰躲在哪里？ 2011年1月8日

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作者：夏建宏

2011年1月8日，南海发现大面积“可燃冰”，储量约194亿立方米。那么，可燃冰到底“躲”在哪里呢？

我们通常所说的冰，实际上就是水的固体形式。20世纪60年代，在进行深海钻探时，技术人员从海底钻取岩芯，第一次在岩芯中见到一些白色或浅灰色形似冰块的结晶物质。当时，他们完全不知道这些貌似冰块的物质是什么。结果发现，这些冰块在空气中很快就“化”了，还不断冒出气泡，最终在岩芯中成为一摊泥水。令人惊奇的是，这些气泡里的气体竟然能被点燃，于是，这种来自海底的冰状晶体就有了“可燃冰”这个很特殊的名字。可燃冰里也有水，但最主要的成分是甲烷。它的组成方式，就好像甲烷分子被多个水分子“囚禁”住，形成一种笼子形状的结构，其中甲烷的成分占到了80%～99.9%。由于甲烷是天然气的主要成分，所以可燃冰被看作是天然气的固体形式（就像冰是水的固体形式），并且有了一个专业名词——天然气水合物，又叫甲烷水合物。

燃烧的可燃冰

天然气水合物

根据后来的分析研究，可燃冰里产生的“气泡”就是甲烷。甲烷和水分子组成的水合物需要在0～10℃、至少30个标准大气压的环境中才能以“冰”的形式存在，这就是为什么可燃冰主要分布在深海底部，或者存在于冻土带的地下深层的原因。也正是这个原因，可燃冰一旦在空气中“露面”，顷刻间就会 “冰”雪消融，最终只剩下一摊水。

岩芯上的可燃冰

我们通常看不到可燃冰，它们一般躲在哪里呢？其实这种天然气水合物广泛分布在世界各地，而且资源量相当丰富。目前，已有100多个国家相继发现了可燃冰的实物样品，主要来自海洋。由于可燃冰中的主要成分就是甲烷，而且含量一点也不比普通天然气中的甲烷含量低，所以可以把可燃冰直接看作固体天然气。全世界可燃冰储量大约是煤、石油、天然气三大能源总量的2倍，可以说是一个巨大的、尚未开发的能源宝库。勘测表明，可燃冰是油气田的好邻居。无论是海底可燃冰的聚集区，还是陆地冻土带的可燃冰埋藏地，常常伴随着油气田的分布。有趣的是，天然气田一般分布在可燃冰的上层，一旦天然气被开采之后，随着压力变小，下层的可燃冰——甲烷水合物会开始分解，再次释放出甲烷。油气田因为可以从甲烷水合物持续得到气源补充，它们的开采时限也被大大延长。