1.可以燃燒的冰——海底可燃冰

冰可以燃燒嗎？或許你也許不會相信，但是，事實上人們在海底確實發(fā)現(xiàn)了一種可燃冰。

20世紀60年代以來，人們陸續(xù)在凍土帶和海洋深處發(fā)現(xiàn)了一種可以燃燒的“冰”，它就是我們常說的“可燃冰”。通常，這種“可燃冰”在地質(zhì)上稱做海底可燃冰。

可燃冰在燃燒

可燃冰是一種白色固體物質(zhì)，外形類似冰狀，燃燒力很強，可以說是一種上等的新型能源。其主要由水分子和烴類氣體分子組成，主要成分是甲烷，因而又被叫做甲烷水合物。通常來講，海底可燃冰是在特定條件（如溫度、壓強等）下，由氣體或揮發(fā)性液體與水相互作用過程中而形成的一種外觀像冰的固體水合物。所以，如果一旦條件改變（如溫度升高或者壓強降低），甲烷氣體逸出，固體水合物就會趨于崩解。通常人們常常在水深大于300米的海底沉積物或寒冷的永久凍土中發(fā)現(xiàn)固態(tài)的可燃冰，這是因為那里的氣壓和溫度非常適合它的存在。海底可燃冰依靠巨大水層的壓力和較低的溫度來維持它的固體狀態(tài)，所以它一般存在于從海底到海底之下1000米的范圍以內(nèi)。而在深度大于1000米的海底，由于地溫的上升，開始變得不利于保持它的固體形態(tài)了。

在物理性質(zhì)上，海底可燃冰的密度接近并稍低于冰的密度，剪切系數(shù)、電解常數(shù)和熱傳導(dǎo)率等也均低于冰。

知識小百科

札幌冰雪節(jié)的由來

眾所周知，日本北海道有近半年的時間是冰雪覆蓋的，那里的人們也是生活在冰天雪地里。北海道的年降雪量為4米多。漫長的冬季一到來，人們便開始了昆蟲一樣蟄居的生活，他們經(jīng)常整天都在房間里，很少外出活動，像冬眠一般。為改造人們單調(diào)的冬季生活，札幌市政府決定努力開辟北方城市的觀光事業(yè)。在冰雪節(jié)舉辦之前，“雪站會”（有數(shù)萬人參加的騎馬站，相互爭奪對方的雪城）、“冰上狂歡節(jié)”和“學(xué)校雪像展”，在北海道就很盛行。札幌冰雪節(jié)就是在此基礎(chǔ)上形成的。在天氣最冷、雪最多的2月初，札幌市有關(guān)單位共同組成札幌冰雪節(jié)實行委員會，來共同主辦札幌冰雪節(jié)。該組織號召人們走出蝸居，在戶外自己動手雕刻雪人、雪物、雪像等，用自己智慧的大腦和勤勞的雙手調(diào)劑冬天單調(diào)的生活。1950年第一屆札幌冰雪節(jié)舉辦之后，普遍得到了市民們的好評，達到了意想不到的效果。于是，冰雪節(jié)在市民的支持和參與下一直堅持到現(xiàn)在，而且越辦越好，不僅吸引了世界各地的冰雪雕刻藝術(shù)家，而且引來大批的游客觀賞。

海底可燃冰的形成

（1）海底可燃冰的形成

眾所周知，天然氣分子被包進水分子中，在海底低溫與高壓的作用下結(jié)晶從而形成了可燃冰。一般來說，可燃冰的形成必須具備3個基本條件，即溫度、壓力和原材料。

①溫度上必須保持在0℃以上，否則，可燃冰就很難形成，其最適宜的溫度為2℃～4℃左右，通常來說，溫度不宜太高，如超過20℃以上時，可燃冰就會自動分解。

②若在0℃的氣溫條件下，可燃冰的形成要有30個標準大氣壓。一般是氣壓越大，形成的可燃冰就越不容易分解。

③在原材料上，海底有豐富的有機物質(zhì)，這些含碳的有機物經(jīng)生物轉(zhuǎn)化后，可產(chǎn)生大量的天然氣。

另外，加上海底的地層為多孔介質(zhì)，所以，一般在同時具備以上3個條件的情況下，便可形成可燃冰。

（2）可燃冰的資源量

海底可燃冰絕大部分都分布在海洋里。相關(guān)專家估算，陸地可燃冰的資源量還不到海洋里可燃冰資源量的1％。據(jù)最保守的統(tǒng)計，全世界海底可燃冰中貯存的甲烷總量大概有1.8×10¹⁶立方米，合1.1×10¹²噸左右。因而，有人就預(yù)言，海底可燃冰可能是人類未來動力的希望。

南海的可燃冰實物

西方學(xué)者稱可燃冰為“21世紀能源”或“未來新能源”。在世界各地的海洋及大陸地層中，目前已經(jīng)探明的可燃冰儲量相當于全球傳統(tǒng)化石能源（即煤、石油、天然氣、油頁巖等）儲量的兩倍以上。僅海洋中的海底可燃冰，供人類使用1000年不成問題。

（3）海底可燃冰的分布

從20世紀60年代開始，人們通過深海鉆探計劃和隨后的大洋鉆探計劃，在世界各大洋與海域進行了有計劃的深海鉆探和海洋地質(zhì)地球物理勘察，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在多處海底的深處可直接或間接地開采海底可燃冰。迄今為止，世界上已知海底可燃冰的分布有：大西洋海域，集中分布在墨西哥灣、加勒比海、南美東部陸緣、非洲西部陸緣和美國東海岸外的布萊克海臺等。西太平洋海域主要分布在白令海、鄂霍茨克海、千島海溝、沖繩海槽、日本海、四國海槽、日本南海海槽、蘇拉威西海和新西蘭北部海域等。而東太平洋海域則主要分布在中美洲海槽、加利福尼亞濱外和秘魯海槽等，另外，印度洋的阿曼海灣，南極的羅斯海和威德爾海，北極的巴倫支海和波弗特海，以及深居大陸腹地的黑海與里海等都有可燃冰的影子。

自20世紀80年代起，美、英、德、加、日等發(fā)達國家紛紛在海底可燃冰的調(diào)查研究和評價工作投入了巨資。尤其是美、日、加、印度等國，在勘察和開發(fā)海底可燃冰上還制訂了國家計劃。在勘察和開發(fā)海底可燃冰方面處領(lǐng)先地位的，當屬日本和印度。

我國是世界上最大的發(fā)展中海洋大國，但能源短缺表現(xiàn)得十分突出?，F(xiàn)在，我國在油氣資源供需上有著巨大的差距。自1993年以來，我國從油氣輸出國轉(zhuǎn)變?yōu)閮暨M口國。1999年，我國進口石油4000多萬噸，到了2000年，我國的石油進口量上升為7000萬噸。據(jù)相關(guān)人士預(yù)算，到2010年，我國的石油缺口達2億噸左右。因此，開發(fā)新能源，已經(jīng)成為保證中國經(jīng)濟高速發(fā)展的當務(wù)之急。海底可燃冰資源豐富，而且在技術(shù)上也沒有困難。其上游的勘探開采技術(shù)有常規(guī)油氣的勘探開采技術(shù)可借鑒，下游的天然氣運輸、使用等技術(shù)也都很成熟。因此，加強可燃冰的調(diào)查評價是貫徹實施黨中央、國務(wù)院確定的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要措施。同時，這也有利于開發(fā)我國21世紀新能源、改善能源結(jié)構(gòu)、增強綜合國力、提高國際競爭力、保證經(jīng)濟持續(xù)穩(wěn)步健康發(fā)展。

目前，在海底可燃冰的研究和勘察上我國已經(jīng)取得了可喜的進展。我國已經(jīng)在南海西沙海槽等海區(qū)相繼發(fā)現(xiàn)存在海底可燃冰的地球物理標志BSR。這表明中國海域也有可燃冰資源的分布。同時，在青島海洋地質(zhì)研究所，我們已經(jīng)建立了有自主知識產(chǎn)權(quán)的海底可燃冰實驗室并成功點燃海底可燃冰。