可燃冰资源及其特点

可燃冰的全称为天然气水合物，又称天然气干冰、气体水合物、固体瓦斯等，作为一种新型烃类资源，它是由天然气和水分子在高压与低温条件下合成的一种固体结晶物质，透明无色，成分以甲烷为主，占99%，主要来源于生物成气、热成气和非生物成气3种。生物成气主要来源于由微生物在缺氧环境中分解有机物产生的；热成气的方式与石油的形成相似，深层有机质发生热解作用，其长链有机化合物断裂，分解形成天然气；非生物成气系统指地球内部迄今仍保存电的地球原始烃类气体或地壳内部经无机化学过程产生的烃类气体。从化学结构来看，可燃冰是由水分子搭成像笼子一样的多面体格架，以甲烷为主的气体被包含在笼子格架中。从物理性质来看，可燃冰的密度接近并稍低于冰的密度，剪切系数、电介常数和传热导率都低于冰。在标准温压条件下，1 m3可燃冰可以释放出160～180标准立方米的天然气，其能源密度是煤和黑色页岩的10倍，是天然气的2～5倍。

燃冰的主要成分是甲烷和水分子（CH4·H2O），其形成原因与海底石油天然气的形成过程相仿，而且密切相关。埋藏于海底地层深处的大量有机质在缺氧环境中，厌氧性细菌把有机质分解，最后形成石油和天然气（石油气）。其中许多天然气又被包进水分子中，在海底的低温（一般要求温度低于0～10℃）与压力（大于10 MPa）下，形成了可燃冰。这是因为天然气有个特殊性能，它和水可以在2～5℃内结晶，这个结晶就是可燃冰。

根据资料记载，1810年人类就在实验室里首次发现可燃冰，到了20世纪60年代，人们在自然界中发现了可燃冰资源，但它多存在于高纬度地区的冻土地带，如俄罗斯的西伯利亚地区。据专家估计，全球可燃冰中的总能量相当于地球所有化石燃料（包括煤、石油和天然气）总能量的2～3倍。科学家们的调查发现，可燃冰赋存在低温高压的沉积岩层中，主要出现水深大于300 m的海底沉积物中和寒冷的高山及高纬度地区的永冻层中。据科学家们估计，20.7%的陆地和90%的海底具有生成可燃冰的条件。现有调查表明，世界可燃冰的矿藏面积可以达到海洋面积的30%以上。科学家们保守估算，世界上可燃冰所含天然气的总资源量，其热量相当于全球已知煤、石油和天然气总热量的2倍。目前，全球至少已经在116个地区发现了可燃冰，其中海洋中已发现的有78处。科学家们估计，地球海底天然可燃冰的储藏量约为5×1018 m3，相当于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以使用1000年。美国地质调查局官员曾表示，其发现的可燃冰资源仅此一处的可燃冰资源量就可供美国使用100年。2000年1月下旬，日本在静冈县御前崎近海发现可燃冰，据推测可采的甲烷体积为7.4亿立方米，可供日本使用140年。