赵腊平经过科学家们5年多的地球物理、地球化学等方面的探测证据表明,仅南海一地的“可燃冰”储量就相当于中国现有已探明石油、天然气资源的一半2005年4月14日下午,英俊、儒雅的程利伟一脸阳光。作为中国地质博物馆馆长,在摄像头和照相机镜头闪烁光束的聚焦下,他代表该包接受了德国基尔大学国际天然气水合物研究著名专家ErwinSuess教授和广州海洋地质调查局黄永样总工程师,分别代表中国地质调查局与德国基尔实验室海洋地质中心捐赠的一块意义非凡的岩石标本——天然气水合物冷泉自生碳酸盐岩标本。说她非凡,是因为这是在我国国土上首次发现的海底“冷泉”喷溢形成的碳酸盐岩标本,也是国内博物馆首次收藏此类标本,也是捐赠仪式上,程利伟向捐赠方表示了深深的谢意之后当场表示,这块标本将作为展品在该馆国土资源展厅公开展示,公众可以到中国地质博物馆新眼目睹这块神奇的标本。幕后的新闻更诱人捐赠给中国地质博物馆的这块标本,是在2004年中国地质调查局与德国“太阳号”科学考察船合作开展的中国南海天然气水合物调查中首次发现的。在标本的背后,预示着一个令人欣喜的消息——中德合作项目SO-177航次首席科学家之一、国土资源部广州海洋地质调查局黄永样总工程师在捐赠仪式上兴奋地告诉本报记者,该碳酸盐岩由“冷泉”喷溢形成,是天然气水合物存在的重要证据,面积达430平方千米,被认为是世界上迄今发现的最大的自生碳酸盐岩区,其结壳最早形成于4.67万年前,且至今仍在释放甲烷气体。在此次中德联合调查中采集到的冷泉自生碳酸盐岩标本,为我国南海存在天然气水合物提供了强有力的证据。“现在看来,南海具有丰富的‘可燃冰’资源不再是推测。”黄永样说:“经过科学家们5年多的地球物理、地球化学等方面的探测证据表明,仅南海一地的‘可燃冰’储量就相当于中国现有已探明石油、天然气资源的一半。”据专家介绍,天然气水合物是在一定的温压条件下,由天然气与水分子结合形成的外观似冰的白色或浅灰色固态结晶物质,外貌极似冰雪,点火即可燃烧,故又称之为“可燃冰”或者“气冰”、“固体瓦斯”。因其成分的80%~99.9%为甲烷,又被称为“甲烷天然气水合物”。更为重要的是,天然气水合物具有巨大的能源意义和环境效应。作为一种新型的烃类资源,天然气水合物具有能量密度高、分布广、规模大、埋藏浅、成藏物化条件好、清洁环保等特点,被喻为石油的替代资源,是地球上尚未一发的最大未知能源库。中国科学院广州能源所专家樊栓狮告诉记者,从能源的角度看,“可燃冰”可视为被高度压缩的天然气资源,每立方米能分解释放出160-180标准立方米的天然气。科学家估计,地球海底天然可燃冰的蕴藏量约为5×1018立方米,相当于全球传统化石能源(煤、石油、天然气、油页岩等)储量的两倍以上,相当目前世界年能源消费量的200倍。全球的天然气水合物储量可供人类使用1000年。其分布之广泛、储量之巨大,为我们描绘了一幅可望弥补人类矿物能源日益枯竭的美好前景。天然气水合物还具有巨大的环境效应。温室气体甲烷和二氧化碳与气候的变化密切相关。海洋沉积物中的甲烷含量高于大气圈中甲烷含量的3000倍。作为一种低温、高压状态下稳定的物质,天然气水合物往往同自然环境条件处于十分敏感的平衡之中,当环境变化时往往会导致各种环境效应。天然气水合物调查和研究已成为当代地球科学环境方面的重大课题之一。“可燃冰”不是随地都有到底在什么样的条件下才能形成“可燃冰”呢?专家认为,形成“可燃冰”至少要满足3方面条件:第一是温度不能太高。海底的温度是2℃至4℃,适合“可燃冰”的形成,高于20℃就分解。第二是压力要足够大。在1℃时,只需要30个大气压,越深压力越大,“可燃冰”就越稳定。第三是要有甲烷气源。海底古生物尸体的沉积物,被细菌分解会产生甲烷,或者是,天然气在地球深处产生并不断进入地壳。在上述3个条件都具备的情况下,天然气可在介质的空隙中和水生成“可燃冰”。天然气水合物在自然界分布非常广泛,世界上有79个国家和地区都发现了天然气水合物气藏。按照可燃冰的生存条件,它通常分布在海洋大陆架外的陆坡、深海和深湖以及永久冰土带。大约27%的陆地(极地冰川土带和冰雪高山冻结岩)和90%的大洋水域是可燃冰的潜在区,其中大洋水域的30%可能是其气藏的发育区。专家介绍,人们早在20世纪60年代就发现了自然界中的“可烯冰”资源。如俄罗斯的西伯利亚、美国的阿拉斯加、日本的近海海域等。长期以来,有人认为我国的海域纬度较低,不可能存在“可燃冰”;但我国有关专家根据地质条件分析认为,“可燃冰”在南海、东海、黄海等近300万平方千米的广大海域以及青藏高原的冻土层都有可能存在。我国发力追赶有专家称,世界其他国家早在上世纪70年代就开始了可燃冰的利用和开采技术研究,而我国直到1990年才开始,在该项研究上,我国与国外相比至少差了20年。但我国已经开始发力追赶。1990年,中科院兰州冰川研究所冻土工程国家重点试验室与莫斯科大学冻土专业学者合作开展室内可燃冰合成试验。其后,中国石油大学郭天民、西安交通大学刘芙以及青岛海洋地质研究所等单位,均在实验室里合成出了可燃冰。1997年中国地质科学院完成了“西太平洋气体水合物找矿前景与方法的调研”,认为我国南海和东海具备可燃冰的成藏条件和找矿前景。稍后,中国工程院院士、海洋专家金翔龙带领的课题组根据天然气水合物存在的必备条件,在东海找出了“可燃冰”存在的温度和压力范围,并根据地温梯度、结合东海地质条件,勾画了“可燃冰”的分布区域,计算出它的稳定带的厚度,对资源量做了初步评估,得出“蕴藏量很可观”结论。在勘探调查方面,从1999年开始,黄永样所在的广州海洋地质局承担了我国海域可燃冰的资源调查和评估工作,正式拉开了我国对可燃冰开展实质性的调查和研究的序幕。据黄永样介绍,在未来十年,我国将投入8.1亿元对这项新能源的资源量进行勘测。1999年10月,广州海洋地质调查局在南海北部陆坡开展了天然气水合物资源调查与评价,取得了许多重要的进展。2002年,中国地质调查局组织该局在我国南海北部陆坡获得了包括地质、地球物理、地球化学、海底摄像等多信息天然气水保物证据,在采集的高分辩率多道地震剖面上,初步鉴别出在400多千米地震剖面上、面积为8000多平方千米的区域上存在有“可燃冰”气藏的显示标志,首次证实在我国海域有天然气水合物的资源存在。但是,鉴于天然气水合物资源调查研究的复杂性,受我国现有技术方法和技术设备等因至少的限制,我国海域天然气水合物调查和研究仍有很多基础性问题未能解决,天然气水合物的环境效应研究仍是空白。2001年,原国土资源部副部长、中国地质调查局局长寿嘉华专程赴德国进行考察访问,邀请德国基尔大学ErwinSuess教授这位目前在国际上天然气水合物研究的资深专家和权威人物,与我国开展天然气水合物的合作考察和研究。这一动议得到了两国科学家的积极响应,也得到了两国政府的支持和推进。2004年3月,广州海洋局与在海洋可燃冰调查与研究方面处于国际领先水平的德国基尔大学签署合作协议,共同开展南海北部陆坡甲烷和可燃冰分布、形成及其对环境的影响研究,以确定和评估该区域可燃冰的前景,并预测可燃冰在全球环境变化中的潜在影响。6月2日,26名中德科学家从香港登上德国科学考察船“太阳号”。7月15日,德国“太阳号”科学考察船抵沪。在历时42天的科考中,通过海底电视观测和海底电视监测抓斗取样,首次发现了冷泉喷溢形成的面积约430平方千米巨型碳酸盐岩,审迄今世界上规模最大的冷泉碳酸盐岩分布区。这证实冷泉仍在活动,更进一步证实了该工作海域陆坡浅表层存在可燃冰。据黄永样介绍,经过科学家们5年多的探测,广州海洋地质调查局已在南海北部陆坡、西沙海槽和东海陆坡等3处发现可燃冰存在的证据。从南海的水深、沉积物和地貌环境来看,它是中国可燃冰储量最丰富的地区。初步勘测结果表明,仅南海北部的可燃冰储量就已达到我国陆上石油总量的一半左右,此外,在西沙海槽已初步圈出可燃冰分布面积为5242平方千米,其资源量优点算达4.1万亿立方米。按成矿条件推测,整个南海的可燃冰的资源量相当于我国常规油气资源量的一半。如能开发南海的可燃冰,像“西气东输”那样,实现“南气北输”,形成大的能源战略转移,将具有重大意义。开采是柄“双刃剑”尽管如此,这样丰富的能源现在还只是可望而不可及。天然“可燃冰”埋藏于海底的岩石中,和石油、天然气相比,它不易开采和运输,世界上至今还没有完美的开采方案。中国科学院院士、中国地球物理学会理事汪集**在一份资料上认为,首先是开采这种水合物会给生态造成一系列严重问题。有学者认为,在导致全球气候变暖方面,甲烷所起的作用比二氧化碳要大10~20倍。如果在开采中甲烷气体大量泄漏于大气中,造成的温室效应将比二氧化碳更加严重。而“可燃冰”矿藏哪怕受到最小的破坏,甚至是自然的破坏,都足以导致甲烷气的大量散失。而这种气体进入大气,无疑人增加温室效应,进而使地球升温更快;同时,由于至今尚没有非常成熟的勘探和开发的技术方法,一旦出了井喷事故,就会造成海水汽化,发生海啸船翻。此外,“可燃冰”也可能是引起地质灾害的主要因素之一。由于“可燃冰”经常作为沉积物的胶结物存在,它对沉积物的强度起着关键作用。“可燃冰”的形成和分解能够影响沉积物的强度,进而诱发海底滑坡等地质灾害的发生。美国地质调查所的调查表明,“可燃冰”能导致大陆斜坡上发生滑坡,这对各种海底设施是一种极大的威胁。目前,世界许多国家正在积极研究“可燃冰”资源开发利用技术。迄今,“可燃冰”的开采方法主要有热激化法、减压法和注入剂法三种。开采的最大难点是保证井底稳定,使甲烷气不泄漏、不引发温室效应。针对这些问题,日本提出了“分子控制”开采方案。“可燃冰”气藏的最终确定必须通过钻探,其难度比常规海上油气钻探要大得多,一方面是水太深,另一方面由于“可燃冰”遇减压会迅速分解,极易造成井喷。日益增多的成果表明,由自然或人为因至少所引起的温压变化,均可使水合物分解,造成海底滑坡、生物灭亡和气候变暖等环境灾害。研究天然气水合物的钻采方法已迫在眉捷,尽快开展室内外“可燃冰”分解、合成方法和钻采方法的研究工作刻不容缓。                (5-4191-KYB)

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