点燃深海火种

辽阔的海底默默地孕育了神秘的火种。这冰中之火是新能源，它的储量相当于全球已知煤、石油、天然气的两倍。被称为清洁型能源，有广阔的应用前景。

点燃深海火种的时刻离我们还有多远呢？

近些年，石油、天然气价格持续攀升，已影响到我们的现代生活并成为人们热议的社会话题。无论这些资源价格飙升的背后原因是什么，煤、石油、天然气资源都是不可再生能源，却是不争的事实。很多科学家在寻找传统能源的替代品。“可燃冰”的出现给人们带来新的希望。2011年5月4日，以中国南海“可燃冰”调查为主要内容的综合调查船“海洋六号”在广州海洋地质码头再次起航。（图1）

海洋六号是我国自行设计制造的海洋综合调查船，首次集地震、地质调查等多项调查功能于一体，同时配置有4000米级深海水下机器人“海狮号”。

广州海洋地质调查局局长马申达说，能源是制约我国经济发展的瓶颈，从1993年开始，我国成为石油净进口国。到2009年，我国石油进口依赖度达52%，2009年资料反映，我国自产原油1.89亿吨，进口1.99亿吨，这是很高的数字。能源是经济发展的制约，受环境、资源、包括全球气候变暖等因素的制约，全球能源面临新的挑战，世界上石油开采量还有50年，天然气大概六七十年，用一点少一点，人类要生存下去，必须考虑新能源，天然水合物相当于有机能源，这个在冻土带海底的能源，在我国有广阔开发前景。

2007年5月，一个惊人的喜讯从我国南海传遍全国：我国南海海域成功钻获天然气水合物，远景资源量超百亿吨。这一振奋人心的消息证实，我国海域存在着全世界都在苦苦寻找的新型能源。

目前，这些可燃冰样本保存在广州海洋地质调查局的样品库中。它们看上去和海底淤泥没什么区别，只是隐约可以看到像夜空星星一样的白点，它所含的天然气密度之高，现属世界首位。（图2）

广州海洋地质调查局实验测试所所长刘坚说，通过调查取得自然状态下的可燃冰样品目前国内只有3块。可燃冰是低温高压下的产物，我们主要采取低温的办法，储存在液氮里面，液氮的温度达零下196度，我们看到的就是一个沉积物的样本，可燃冰就分散保存在沉积物的颗粒里面，长时间暴露在常温下会挥发，所以整个操作尽量都在液氮里。（图3）

20世纪90年代，一条加拿大拖网渔船在太平洋岸边作业时，无意中捞到两吨左右的冰块，渔民当时并不知道这是天然气水合物，他们把冰块扔回水里，意想不到的事情发生了，随着冰块的融化，很多气泡从海水里冒出来，渔民闻到了类似臭鸡蛋的刺鼻味道，这是他们从未见到过的景象。很快，科学家们就把这一奇遇与1930年西伯利亚冻土带；1990年墨西哥湾；1995年日本四国海槽的类似现象联系在一起，他们发现，在海底，由于阳光最多只能照到200米深度，所以水深超过300米的地方不仅压力高，温度也非常低，有一种物质正好适合在这里生成，于是“可燃冰”这种奇怪的物质终于在沉寂中被人们意外找到。

图1 “海洋六号”综合调查船

图2 含天然气水合物岩芯样品

图3 储存在液氮里的“可燃冰”样品

当地壳运动造成海底滑坡、地壳断裂时，会使地下的天然气向上泄露，并发生奇妙的变化，甲烷被水分子包围，在高压低温状态下形成固态的物质，然后悄悄地再在海底储存起来，它们主要存在于海底或陆地冻土内，这些纯净的天然气水合物外观呈白色，形似冰雪，可以像固体酒精一样直接点燃，因此，又被形象通俗地称为“可燃冰”。（图4）

每立方米的天然气水合物，最多可释放出170多立方米天然气，可满足3口之家半年的日常生活所需。

我国科学家第一次近距离接触可燃冰是在1982年，地质学家姚伯初在赴美学术交流中了解到了可燃冰。

广州海洋地质调查局原副总工程师姚伯初说，美国地质学家向我们介绍，在墨西哥湾和美国西海岸存在天然气水合物，而且它的地震剖面有一条特殊的反射波，这个反射波是跟海底平行的，但跟地层是斜交的。

这条特殊的反射波成为我们寻找可燃冰的依据，当人工放射的地震波向海底传播时，遇到海底地层不同界面会得到不同的反射波形，当出现与海底表面几乎平行的波，这条波就叫似海底反射，从理论上说只要出现这种波形的地方，很可能会有“可燃冰”存在。

因为“可燃冰”的形成需要一定的温度和压力，而它通常又与海底平行分布，就像海底的下面出现了另一个海底，科学家把这个界面称为BSR（似海底反射波）。

广州海洋地质调查局文鹏飞教授说，声波遇到各种反射界面时，会在剖面上产生一个明显的分界面，遇到水合物时，能够产生与海底反射明显相反的一个反射波，这个波就是似海底反射波，它跟水合物的存在有重要的对应关系，这就是我们勘探水合物的第一步，寻找BSR。

马申达说，天然气水合物很早就存在，为什么以前没有发现，是因为我们的勘探技术水平不到位。海底地震勘探是低分辨率的，比如勘探下去，到10米、20米、30米才能发现问题，10米以内看不到，1999年勘探，我们使用的高分辨率技术，是世界上比较先进的。看震波资料，一米之内就可以分辨出来，就能发现天然气水合物的存在，这就是新技术。

海底的反射波，能够反映海底的形状、地形地貌，海底的另一层就是BSR，水合物和海底反射波的距离通常在500米左右。

似海底反射波与可燃冰的存在并不是绝对的对应关系，在可能存在“可燃冰”的海底区域，科学家发现了新的证据。

广州海洋地质调查局刘方兰教授说，我们在东沙，取得了一些非常有显示度的成果：看到了冷泉、看到了大片的碳酸岩结壳，观察到了一些生物的标志，这在我们的水合物调查中，非常有意义。看到这些东西，相当于看到了水合物。这给我们水合物调查，鼓舞了士气，我们觉得离水合物已经越来越近了。

在阳光无法到达的近千米深的海底，也同样有生物存在，有一种细菌靠吞噬甲烷气体而存在，同样在海底也有一些贝类依靠这些细菌为生。

我们寻找到似海底反射波可以确定“可燃冰”大致存在的位置，然而“可燃冰”并非是以纯净的状态存在于海底，而是形成在海底地层结构的缝隙中。科学家要想知道“可燃冰”的储量，必须先了解海底地层的结构，同时在实验室里对海底取出的样本进行后期实验。

广州海洋地质调查局矿物分析室陆红锋教授说，海洋里有一种古生物，我们称为有孔虫，有孔虫里面有空间，里面可以存储水合物，沉积物矿物石英、长石之间也有很多空隙，也可以存储水合物。我们评价水合物储量，就看沉积物空隙，空隙好水合物就比较富集。（图5）

广州海洋地质调查局陆敬安教授说，从2002年开始，国家就设定了水合物专项，在我国南海北部不同海域，包括东沙海域、神狐海域、西沙海域以及琼东南4个海域，分不同程度、不同层次展开地球物理和地球化学的调查。经过11年的调查研究，发现我国南海北部存在比较丰富的天然气水合物资源，初步估计资源量有680亿吨。

按照大庆油田现在年产油五千万吨的数据，需持续开采360年，才能够接近目前我们所预测的中国南海北部天然气水合物的资源量。

当全人类开始慢慢步入能源危机的时代，一种新能源的发现，被人们寄予厚望。美国、日本等发达国家，已将天然气水合物的勘探开发，提高到能源安全的战略高度予以重视，国家投入巨资，进行前期调查和研究，它们甚至已将天然气水合物商业试开采的时间表锁定在2015年。

尽管前景诱人，但也存在着各种各样未知的隐患，在陌生的海底，如果开采不慎，很可能导致严重的后果。

海洋六号搭载深水机器人，水下定位系统等先进设备，在水深3500的海域进行试验，借助这些先进的设备，科学家们正在找寻有效的办法，将可燃冰有计划、有准备地开采出来，为人类所用。

图4 “可燃冰”可直接点燃

图5 古生物有孔虫