來源：龍麟的風采~克里斯的時空
http://www.wretch.cc/blog/chris0082&article_id=16732599#comment205894953
人類文明的發展，可以說是一條能源消耗的不歸路，至少目前看來是如此；一旦沒有了能
源供應，人類文明大約不能免於退回黑暗時期的宿命了。也就因為這樣，這些年來全球的
權力移動路線，其實背後的軌跡還是環繞著石油這項能源的吸力而異動。
這兩年來原油價格大漲，已經到了影響全球絕大多數人日常消費的程度了，也因此，全球
能源的取得及其永續性和可替代性，再度變成令世人瞩目的議題。石油的儲量有時而竭，
到底石油儲存量還能供人們開採多少年？到底石油之後，能供人們長期使用的會是哪一種
新能源？屆時全世界能源供應的系統、型式及其價格又會是怎樣的面貌呢？
據專家估計，全世界石油總儲量在2700億噸到6500億噸之間。按照目前的消耗速度，再有
50－60年，全世界的石油資源將消耗殆盡。可燃冰的發現，讓陷入能源危機的人類看到新
希望。
可燃冰的學名為“天然氣水合物”，是天然氣在0℃和30個大氣壓的作用下結晶而成的“
冰塊”。“冰塊”裡甲烷佔80% ~99.9%，可直接點燃，燃燒後幾乎不產生任何殘渣，污染
比煤、石油、天然氣都要小得多。西方學者稱其為“21世紀能源”或“未來能源”。
天然氣水合物是一種什麼東西呢？
天然氣水合物的外觀與性質類似冰塊，但具有巨大的儲氣能力，也稱氣體水合物（gas
hydrate），是由天然氣與水分子在高壓（>100大氣壓或>10MPa）和低溫（0～10℃）下合
成的一種固態結晶物質。氣體分子被籠狀結晶架構的水分子所包合而形成的一種冰晶狀固
體籠晶。籠晶主要是指兩種或兩種以上的分子結合而成的晶體，其中主成分分子依緊密或
最密堆積方式組成籠狀結晶架構，副成分分子則被包裹在籠狀架構的空隙中。
自然界產出的天然氣水合物，包合的氣體分子可能有甲烷、乙烷、丙烷、異丁烷、正丁烷
、氮、二氧化碳、硫化氫等。由於自然界產出的天然氣水合物中，90％ 以上所包合的氣
體分子主要是甲烷，因此也通稱作「甲烷水合物」。（methane hydrate或methane gas
hydrate）。
天然氣水合物結晶構造中的每一個籠狀空隙，理論上僅能容納一個氣體分子。但實際上這
些籠狀空隙被氣體分子所填滿的程度不一，天然氣水合物所含的氣體分子數不固定，因此
沒有固定的計量化學式。通常用 mM．nH2O 表示，其中 M 是氣體分子，m 是氣體分子數
，n 是水分子數。一般而言，水分子數約為氣體分子數的 6 倍。到目前為止，科學家已
經發現 3 種不同的天然氣水合物結晶構造。
1立方米可燃冰可轉化為164立方米的天然氣和0.8立方米的水。一旦有火源將它點燃，就
可以自己持續燃燒到完，形成冰火或水冰火共存的特異現象，故也俗稱天然氣水合物為「
可燃冰」或「甲烷冰」。
其實，人們對氣水合物的探究由來已久，最早可追溯到1810年，英國科學家戴維在實驗室
中把氯氣通入水中，在攝氏零度以上出現了“冰塊”，由此人們首次認識到了氣水合物這
種物質。 之後人們出於科學好奇，再也沒有停止過對氣水合物的研究和探索，他們紛紛
把各種各樣的氣體通入水中試一試，看是否能夠形成“冰塊”，例如甲烷、二氧化碳等等
。 而隨著實驗條件的不斷進步，人們可以在越來越苛刻的條件下進行氣體與水合成的實
驗，像氮氣、氧氣這些氣體就要在100多個大氣壓下才能與水合成。 2002年美國科學家發
現，氫氣在2000多個大氣壓下和一定的溫度條件下也能夠形成氣水合物，由於氣體分子越
小，形成氣水合物越難，而氫氣分子是最小的，這就從理論上證明了所有氣體都可以和水
生成“冰塊” 。
“可燃冰”或者說甲烷水合物，就是作為一種科學探索的產物，被科學家維納德於1888年
合成，此時的它沒有多大的實際意義。 到了1930年，工程師在天然氣輸送管道裡發現了
這種奇怪的“冰塊”，堵塞住了天然氣的輸送，成為麻煩製造者。 隨後，1934年美國科
學家漢默施密特發表了關於天然氣水合物造成輸氣管道堵塞的有關數據，人們從負面認識
到天然氣水合物的工業重要性，開始深入對其進行研究，以期在工業條件下對天然氣水合
物進行預報和清除，以及水合物生成阻化劑的開發和應用---這個時期，人們恨不得天然
氣水合物越少越好!
直到上世紀60年代末，在蘇聯科學家的幫助下，“可燃冰”終於翻了身。 科學家們想，
此前不論是在實驗室裡的，還是輸氣管道裡的“可燃冰”，都是人為環境中產生的，那麼
在自然環境中，如果滿足低溫高壓、有氣有水的條件，是否有天然的“可燃冰”存在呢？
況且，這種條件在自然界還真有不少，例如永凍區、凍土帶、海底地表層等等，就連彗
星上也不能排除。 由此推測，自然界中存在著天然的“可燃冰”。 果真，1968年，人們
在俄羅斯西西伯利亞北部的麥索雅哈氣田(現已關閉)發現了“可燃冰”，這成為天然氣水
合物氣藏的一個典型的實例。
1960年，前蘇聯在西伯利亞發現了第一個可燃冰氣藏，並於1969年投入開發，採氣14年，
總採氣50.17億立方米。
美國於1969年開始實施可燃冰調查。1998年，把可燃冰作為國家發展的戰略能源列入國家
級長遠計劃，計劃到2015年進行商業性試開採。
日本關注可燃冰是在1992年，目前，已基本完成周邊海域的可燃冰調查與評價，鑽探了7
口探井，圈定了12塊礦集區，並成功取得可燃冰樣本。它的目標是在2010年進行商業性試
開採。
隨著研究和勘測調查的深入，世界海洋中發現的可燃冰逐漸增加，1993年海底發現57處，
2001年增加到88處。據探查估算，美國東南海岸外的布萊克海嶺，可燃冰資源量多達180
億噸，可滿足美國105年的天然氣消耗﹔日本海及其周圍可燃冰資源可供日本使用100年以
上。
天然氣水合物主要存在於極區的永凍層以及陸緣深水海域地層中。是由天然氣與水在高壓
低溫條件下結晶形成的固態籠狀化合物。 純淨的天然氣水合物呈白色，形似冰雪，可以
像固體酒精一樣直接被點燃，因此，又被形像地稱為“可燃冰”，是公認的人類21世紀可
接替利用的新型潔淨能源。由國外的調查報告顯示，全球天然氣水合物所含的甲烷氣資源
量，在標準溫壓環境下，保守估計至少有兩萬兆立方公尺，科學家估計，海底可燃冰分布
的範圍約4000萬平方公里，佔海洋總面積的10%，海底可燃冰的儲量夠人類使用1000年。
其中所含的有機碳總量達到10兆公噸，也就是大約為目前已知全球石化燃料等能源資源中
，有機碳總儲量的兩倍！國際科學界預測，它是石油、天然氣之後最佳的替代能源，一些
發達國家將利用該能源的時間表定在2015年。
對“可燃冰”，第一個疑問恐怕就是：全世界有多少儲藏量？本國又有多少？
沒有確切的答案。美國地質調查局的科學家卡文頓曾預測，全球的凍土和海洋中，“可燃
冰”的儲量在3114兆立方米之間，但當時世界海洋中發現的“可燃冰”分布帶只有57處，
2001年就增加到88處。對於中國可燃冰的儲藏量，中國地質調查局給出的初步預測是，南
海北部遠景資源量可達上百億噸油當量，可與目前全世界一年的能源消費總量相當。
“這些‘可燃冰’的儲量都是估算的。”中國石油大學教授陳光進說，“從遠景資源量
再到地質資源量、再到地質儲量、再到探明的儲量，至少還需要十多年工作。”除了未証
明的巨大儲量，科學家還相信，“可燃冰”的價值是非常驚人的。陳光進說，科學實驗証
明，1立方米純淨的“可燃冰”，能釋放出164立方米的天然氣。有科學家推算，全世界海
洋所儲藏的“可燃冰”，其所含天然氣約為1.8億億立方米至2.1億億立方米，而目前估算
的全球天然氣儲量在180萬億到1000萬億立方米之間。美國能源部認為，僅南、北卡羅來
納州大西洋底的儲備就夠美國人用100年。而日本地質調查的估計，周邊海底埋藏的“可
燃冰”相當於日本百年天然氣的使用量。
怎樣才能形成“可燃冰”
到底在什麼樣的條件下才能形成“可燃冰”？ 專家認為，形成“可燃冰”最少要滿足三
方麵條件：第一是溫度不能太高。 海底的溫度是2℃至4℃，適合“可燃冰”的形成，高
於20℃就分解；第二是壓力要足夠大。 在0℃時，只需要30個大氣壓就可形成“可燃冰”
。 海深每增加10米，壓力就增大1個大氣壓，因此海深300米就可達到30個大氣壓，越深
壓力越大，“可燃冰”就越穩定；第三是要有甲烷氣源。 海底古生物屍體的沉積物，被
細菌分解會產生甲烷，或者是，天然氣在地球深處產生並不斷進入地殼。
在上述三個條件都具備的情況下，天然氣可在介質的空隙中和水生成“可燃冰”。 甲烷
分子被若干個水分子形成的籠型結構接納，生成籠型固體結晶水合物，分散在海底岩層的
空隙中。 在常溫常壓下，“可燃冰”分解為甲烷和水。
最有可能形成“可燃冰”的區域一個是高緯度的凍土層。 如美國的阿拉斯加、俄羅斯的
西伯利亞。 另一個是海底大陸架斜坡。 如美國和日本的近海海域，加勒比海沿岸及我國
南海和東海海底均有儲藏，估計我國黃海海域和青藏高原的凍土帶也有儲藏。 二者之中
，海底的“可燃冰”儲量較大。
現在，隨著對“可燃冰”在未來能源方面所扮演角色重要性的認識，人們巴不得它的儲量
越多越好，儘管當前技術還不足以規模開採，但是利用“可燃冰”作為第四代能源只是時
間上早晚的問題。
迄今，世界上至少有30多個國家和地區在進行可燃冰的研究與調查勘探。目前日本、美國
、加拿大、印度及歐盟等國家，甚至韓國和中國大陸，都已經分期分年投入巨大資金與人
力，大規模進行天然氣水合物的調查研究及開發與應用技術的研發，據估計在2015年左右
就可以進行商業開發。
根據地質條件分析，從理論上講，“可燃冰”在大陸分佈也應該十分廣泛，南海、東海、
黃海等近300萬平方公里廣大海域以及青藏高原的凍土層，都有可能存在。
在2000年，就有報導稱，南海、東海等海域發現大量“可燃冰”資源，初步估算其資源量
相當於大陸陸地石油天然氣資源的一半。 而在2002年，中國地質調查局組織有關單位在
南海海域某區首次開展天然氣水合物資源調查工作中發現：在採集的高分辨率多道地震剖
面上，初步鑑別出在400多公里地震剖面上、面積為8000多平方公里的區域上存在有“可
燃冰”氣藏的顯示標誌，顯示出了巨大的資源前景。 另外，在大陸的東海陸坡海域也有
類似重大發現。
2003年12月底，廣州海洋地質調查局首次在南海北部海域，利用海底攝像技術在3000米深
海底發現了灰白色團塊狀的沉積物質，分析認為，這種灰白色團塊狀物質是深部地層中的
可燃冰分解後，甲烷氣體沿海底斷裂噴溢出海底後形成的。 該結論得到國際可燃冰權威
專家的認同。 這一發現證實，中國南海北部海域有可燃冰。
歷時9年，累計投入5億元，中國從南海北部成功鑽獲了天然氣水合物實物樣品“可燃冰”
，成為繼美國、日本、印度之後第四個通過國家級研發計劃採到水合物實物樣品的國家。
中國地質調查局副局長張洪濤5日在國土資源部於北京舉行的新聞發布會上說，5月1日凌
晨在南海北部的首次採樣成功，證實了南海北部蘊藏有豐富的天然氣水合物資源，標誌著
大陸天然氣水合物調查研究水平一舉步入世界先進行列。
張洪濤說，在南海發現天然氣水合物的神狐海域，成為世界上第24個採到天然氣水合物實
物樣品的地區，是第22個在海底採到天然氣水合物實物樣品的地區，是第12個通過鑽探工
程在海底採到水合物實物樣品的地區。 中國也因此成為繼美國、日本、印度之後第4個通
過國家級研發計劃採到水合物實物樣品的國家，是在南海海域首次獲取天然氣水合物實物
樣品的國家。
有個數據是確信無疑的：中國此次發現的“可燃冰”，沉積層厚度達34米，氣體中甲烷含
量高達99.8%。無論是礦層厚度、水合物豐度，還是甲烷純度，都超出世界上其他地區類
似的發現。全程參與此次勘察的廣州海洋地質調查局副總工程師吳能友說，“從粒級小於
0.063毫米的細土裡，國際上發現的‘可燃冰’含量多在5%至10%，而中國這次發現的含量
高於40%，這在世界上還是第一次。”
“這次採樣我們特別振奮的是我們採集到的樣品純度特別高，它的天然氣的含量達到了
100%，其中99.7%是甲烷，剩下的是乙烷，都是能用的。第二個我們感到特別振奮的是竟
然不含全世界公認的應該有大量的二氧化碳，這樣對於溫室效應的避免具有非常重大的意
義。”張洪濤顯得很興奮。 採集天然氣水合物實物樣品是公認的世界性難題。本鑽探航
次由中國地質調查局統一組織，廣州海洋地質調查局具體實施，委託輝固國際集團公司
Bavenit號鑽探船承擔，首次實施鑽探航次，即在海底以下183-201米、水深1245米處以及
海底以下191-225米、水深1230米獲得樣品。
據介紹，鑽探分兩個航次，共計56天，每個航次大陸有六位科學家參加工作。 2007年4月
21日，鑽探船從深圳出發執行第一航次鑽探，5月18日返回深圳，歷時28天，分別於5月1
日、5月15日鑽獲天然氣水合物實物樣品。 第二航次調查已於5月19日開始，目前正在同
一海域實施作業。
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