可燃冰為什么“可燃”
可燃冰，學(xué)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(tài)結(jié)晶物質(zhì)。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(diǎn)燃，故也有人叫它"可燃冰"。
可燃冰燃燒樣態(tài)（圖片來源網(wǎng)絡(luò)）
從化學(xué)結(jié)構(gòu)來看，天然氣水合物是這樣構(gòu)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(xué)結(jié)構(gòu)（圖片來源網(wǎng)絡(luò)）
從物理性質(zhì)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(shù)和熱傳導(dǎo)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(chǔ)。
可燃冰的特點(diǎn)
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(diǎn)，是地球上尚未開發(fā)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(yùn)藏的天然氣資源潛力巨大。據(jù)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(dāng)量相當(dāng)于全球已知煤、石油和天然氣總熱當(dāng)量的2倍
埋藏淺——與常規(guī)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(yè)開發(fā)。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(shù)賦存于自表層向下厚數(shù)百米（500～800 米）的沉積層中。
能量密度高——在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)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(gè)單位體積的水合物分解至少可釋放160個(gè)單位體積的甲烷氣體。這樣的能量密度是常規(guī)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(guī)天然氣含有更少的雜質(zhì)，燃燒后幾乎不產(chǎn)生環(huán)境污染物質(zhì)，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(qū)：一類地區(qū)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(qū)是高緯度大陸地區(qū)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(shí)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(jié)尚未固結(jié)的泥質(zhì)沉積物顆粒，要么是以結(jié)核狀、團(tuán)塊狀和薄層狀的集合體形式賦存于沉積物中，還可能以細(xì)脈狀、網(wǎng)脈狀充填于沉積物的裂隙之中。
根據(jù)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(jī)質(zhì)的分解，個(gè)別地區(qū)也有部分氣體來自于深部沉積層中有機(jī)質(zhì)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(yōu)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(nèi)陸海。
全球天然氣水合物分布圖（圖片來源網(wǎng)絡(luò)）
已有發(fā)現(xiàn)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(qū)是形成天然氣水合物的最佳地區(qū)，這里沉積物較容易發(fā)育，有機(jī)質(zhì)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(fā)利用
天然氣水合物研究是當(dāng)代地球科學(xué)和能源工業(yè)發(fā)展的一大熱點(diǎn)。該研究涉及到新一代能源的探查開發(fā)、全球碳循環(huán)和氣候變化、古海洋、天然氣運(yùn)輸、油氣管道堵塞、船艇能源更新和軍事防御等領(lǐng)域，并有可能對地質(zhì)學(xué)、環(huán)境科學(xué)和能源工業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生深刻的影響。
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