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海洋天然气水合物 一 天然气水合物认知历程 二 天然气水合物的定义 三 天然气水合物存在区域与形成条件 四 天然气水合物环境效应 五 开采方法 一 天然气水合物认知历程 1927年在克里米亚大地震期间，黑海海面燃起一场熊熊大火。起初人们以为是硫化氢酿成了这场火灾，后来认定，硫化氢在水中的含量太少，不具备那么强的爆炸力。 引起这场火灾的，原来是一种叫做水化甲烷的天然气水合物。 20世纪60年代：认识到自然界中大量存在甲烷 水合物。 20世纪70年代：科学研究，资源勘察。 1983年：墨西哥湾海底首次发现海底天然气水 合物。 20世纪80年代：海底天然气水合物的调查研究 和评价。 二 天然气水合物的定义 天然气水合物，也称气体水合物，是由天然气与水分子在高压（100大气压或10MPa）和低温（0～10℃）条件下合成的一种固态结晶物质。因天然气中80%～90%的成分是甲烷，故也有人叫天然气水合物为甲烷水合物。天然气水合物多呈白色或浅灰色晶体，外貌类似冰雪，可以象酒精块一样被点燃，故也有人叫它“可燃冰”。 密度大 3.1 形成的基本条件 生物成因： 海洋生物和微生物死后，尸沉海底 海底水温较低，压力大， 经过细菌分解成为甲烷、乙烷等可燃气体 进入海底的沉积岩，与水结合成可燃冰。 热解成因 细菌可以直接利用天然气水合物-冰虫-贝类 可能是更古老的生态系统。 天然气水合物并不是长期存在 在一定条件下发生溶解，沉积物失去凝聚力，导致沉积物崩塌 路坡以浅海域，高纬度 世界上可燃冰的总资源量相当于全球已知煤、石油和天然气的2倍。 可满足人类 1000 年的需求。 作为燃料的好处 藏量大，足夠应付将来的需要 甲烷占 80％ -99.9％可直接点燃，不产生任何残渣 不会产生硫磺氧化物 关联机制 温度：变暖引起中、地层水增温，导致水合物不稳定，向大气释放大量甲烷，进一步加强大气增温，引起水合物的更加不稳定。 海平面：暖期海平面升高，压力增加，水合物变得稳定。 五 开采方法 热解法 加热，使其分解出甲烷蒸气 难于收集甲烷气 降压法 将核废料埋入地底，利用核辐射使其分解 难於收集甲烷气 置换法 将液化 CO2 注入深海后，沉入海底 因 CO2 较甲烷易于形成水合物 甲烷水合物中的甲烷分子被排出 作为燃料的坏处 以固体形态埋藏在海底，开采成本高 (相对现时开采石油、煤等) 甲烷含量相当于空气中含量的3000倍以上 开采的技术未成熟，甲烷气易流失 加剧溫室效应，引致地球溫度上升加速 开采时可能出现大量的甲烷气体泄漏 导致海啸及影响船只安全等 过分开采影响海底沉积物的强度 引发海底出现“山泥倾泻” 引起陆地地上的结构不稳 能源危机新希望 开采方法都不是十分有效 天然气水合物具有分布广、規模大、储量大及洁净 4.1 地质灾害 海底滑坡 海底滑坡通常认为是由地震、火山喷发、风暴波和沉积物快速堆积等事件或因坡体过度倾斜而引起的。然而，近年来研究者不断发现，因海底天然气水合物分解而导致斜坡稳定性降低是海底滑坡产生的另一个重要原因。天然气水合物以固态胶结物形式赋存于岩石孔隙中，天然气水合物的分解会使海底岩石强度降低；另一方面因天然气水合物分解而释放岩石的孔隙空间，会使岩石中孔隙流体（主要是孔隙水）增加和岩石的内摩擦力降低，在地震波、风暴波或人为扰动下孔隙流体压力急剧增加，岩石强度降低，以至于在海底天然气水合物稳定带内的岩层中形成统一的破裂面而引起海底滑坡或泥石流。 ???? 如果在开采过中向海洋排放大量甲烷气体将会破坏海洋中的生态平衡。在海水中甲烷气体常常发生下列化学反应： ??? CH4 + 2O2 = CO2 +2H2O ??? CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2 ???? 这些化学反应会使海水中O2 含量降低，一些喜氧生物群落会萎缩，甚至出现物种灭绝；另一方面会使海水中的CO2含量增加，造成生物礁退化，海洋生态平衡遭到破坏。 海洋生态环境的破坏 地质灾害： （1）自二十世纪70年代起在世界各大洋中发现数处由天然气水合物分解造成的海底地质灾害（海底滑塌、滑坡和浊流）。目前较为一致的认识是，这些海底地质灾害可能是由海平面升降、地震和海啸导致的水合物分解而引起的，而水合物分解产生的滑塌、滑坡和浊流则可能进一步引发新的地震和海啸。 （2）水合物分解引起的地质灾害还会导致海底生态环境恶化而殃及海洋生物。 （3）在里海和巴拿马北部近海还发现水合物分解产生的海底泥火山。 （4）全球冻土层退化（如我国的青藏高原冻土层），存在天然气水合物大量释放的危险。 （5）在高纬度永冻土带及极地地区，油井、油气管道等生产设施中水合物的形成会造成