可燃冰又稱天然氣水合物，是由水和天然氣在高壓、低溫條件下混合而成的一種固態(tài)物質(zhì)，外貌極像冰雪或固體酒精，遇火即可燃燒，具有使用方便、燃燒值高等特點(diǎn)，是公認(rèn)的地球上尚未開(kāi)發(fā)的儲(chǔ)量最大的新型能源，被譽(yù)為21世紀(jì)最有希望的戰(zhàn)略資源。

可燃冰的主要成分是甲烷與水分子，學(xué)名為“天然氣水合物”（Natural Gas Hydrate，簡(jiǎn)稱Gas Hydrate），又稱“籠形包合物”（Clathrate），分子結(jié)構(gòu)式為：CH₄·H₂O。組成天然氣的成分如CH₄，C₂H₆，C₃H₈，C₄H₁₀等同系物以及CO₂，N₂，H₂S等可形成單種或多種天然氣水合物。形成天然氣水合物的主要?dú)怏w為甲烷，對(duì)甲烷分子含量超過(guò)99%的天然氣水合物通常稱為甲烷水合物（Methane Hydrate）或者甲烷冰。

1立方米可燃冰可釋放出160—180立方米的天然氣，其能量密度是煤的10倍，而且燃燒后不產(chǎn)生任何殘?jiān)蛷U氣。研究結(jié)果表明，天然氣水合物分布廣泛，資源量巨大，是煤炭、石油、天然氣全球資源總量的兩倍，為世界各國(guó)爭(zhēng)相研究、勘探的重要對(duì)象。

科考人員在中國(guó)南海北部神狐海域鉆探目標(biāo)區(qū)內(nèi)，圈定11個(gè)可燃冰礦體，含礦區(qū)總面積約22平方公里，礦層平均有效厚度約20米，預(yù)測(cè)儲(chǔ)量約為194億立方米。獲得可燃冰的三個(gè)站位的飽和度最高值分別為25.5%、46%和43%（截至2012年），是世界上已發(fā)現(xiàn)可燃冰地區(qū)中飽和度最高的地方。

形成可燃冰有三個(gè)基本條件：溫度、壓力和原材料。

首先，低溫?？扇急?—10℃時(shí)生成，超過(guò)20℃便會(huì)分解。海底溫度一般保持在2—4℃左右；

其次，高壓?？扇急?℃時(shí)，只需30個(gè)大氣壓即可生成，而以海洋的深度，30個(gè)大氣壓很容易保證，并且氣壓越大，水合物就越不容易分解。

最后，充足的氣源。海底的有機(jī)物沉淀，其中豐富的碳經(jīng)過(guò)生物轉(zhuǎn)化，可產(chǎn)生充足的氣源。海底的地層是多孔介質(zhì)，在溫度、壓力、氣源三者都具備的條件下，可燃冰晶體就會(huì)在介質(zhì)的空隙間中生成。

已發(fā)現(xiàn)的天然氣水合物主要存在于北極地區(qū)的永久凍土區(qū)和世界范圍內(nèi)的海底、陸坡、陸基及海溝中。由于采用的標(biāo)準(zhǔn)不同，不同機(jī)構(gòu)對(duì)全世界天然氣水合物儲(chǔ)量的估計(jì)值差別很大。據(jù)潛在氣體聯(lián)合會(huì)（PGC，1981）估計(jì)，永久凍土區(qū)天然氣水合物資源量為1.4×10¹³ —3.4×10¹⁶ m³ ，包括海洋天然氣水合物在內(nèi)的資源總量為 7.6×10¹⁸ m³ 。但是，大多數(shù)人認(rèn)為儲(chǔ)存在天然氣水合物中的碳至少有1×10¹³ t，約是已探明的所有化石燃料（包括煤、石油和天然氣）中碳含量總和的2倍。

全球蘊(yùn)藏的常規(guī)石油天然氣資源消耗巨大，很快就會(huì)枯竭?？茖W(xué)家的評(píng)價(jià)結(jié)果表明，僅在海底區(qū)域，可燃冰的分布面積就達(dá)4000萬(wàn)平方公里，占地球海洋總面積的  1/4。2011年，世界上已發(fā)現(xiàn)的可燃冰分布區(qū)多達(dá)116處，其礦層之厚、規(guī)模之大，是常規(guī)天然氣田無(wú)法相比的?？茖W(xué)家估計(jì)，海底可燃冰的儲(chǔ)量至少夠人類使用1000年。

世界上海底天然氣水合物已發(fā)現(xiàn)的主要分布區(qū)是大西洋海域的墨西哥灣、加勒比海、南美東部陸緣、非洲西部陸緣和美國(guó)東海岸外的布萊克海臺(tái)等，西太平洋海域的白令海、鄂霍茨克海、千島海溝、沖繩海槽、日本海、四國(guó)海槽、日本南海海槽、蘇拉威西海和新西蘭北部海域等，東太平洋海域的中美洲海槽、加利福尼亞濱外和秘魯海槽等，印度洋的阿曼海灣，南極的羅斯海和威德?tīng)柡＃睒O的巴倫支海和波弗特海，以及大陸內(nèi)的黑海與里海等。

發(fā)達(dá)國(guó)家

1810年，英國(guó)學(xué)者戴維在倫敦皇家研究院首次合成氯氣水合物。氣水合物（Gas Hydrate）一詞最早出現(xiàn)在戴維次年所著的書(shū)中。在這以后的一百二十多年中，人們僅通過(guò)實(shí)驗(yàn)室來(lái)認(rèn)識(shí)水合物。

1960年，前蘇聯(lián)在西伯利亞發(fā)現(xiàn)了可燃冰，并于1969年投入開(kāi)發(fā)；美國(guó)于1969年開(kāi)始實(shí)施可燃冰調(diào)查，1998年把可燃冰作為國(guó)家發(fā)展的戰(zhàn)略能源列入國(guó)家級(jí)長(zhǎng)遠(yuǎn)計(jì)劃；日本開(kāi)始關(guān)注可燃冰是在1992年，2011年已基本完成周邊海域的可燃冰調(diào)查與評(píng)價(jià)。但最先挖出可燃冰的是德國(guó)。

從20世紀(jì)80年代開(kāi)始，美、英、德、加、日等發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛投入巨資相繼開(kāi)展了本土和國(guó)際海底天然氣水合物的調(diào)查研究和評(píng)價(jià)工作，同時(shí)美、日、加、印度等國(guó)已經(jīng)制定了勘查和開(kāi)發(fā)天然氣水合物的國(guó)家計(jì)劃。特別是日本和印度，在勘查和開(kāi)發(fā)天然氣水合物的能力方面已處于領(lǐng)先地位。

2012年2月，日本政府計(jì)劃在愛(ài)知縣近海率先啟動(dòng)海底開(kāi)采試驗(yàn)。開(kāi)采隊(duì)伍將從2月中旬起在距離愛(ài)知縣渥美半島約70公里處的1000米深的海底鉆井開(kāi)采，爭(zhēng)取在2013年1月從海底取出甲烷水合物，并在海上獲取甲烷氣體，有關(guān)方面希望通過(guò)本次試驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)?zāi)芊耖L(zhǎng)期穩(wěn)定地挖掘開(kāi)采。

2012年10月，日本北見(jiàn)工業(yè)大學(xué)和明治大學(xué)等機(jī)構(gòu)宣布，日本近海有可能廣泛存在可燃冰，而且就埋藏于海底下數(shù)米的淺處。研究小組已在鄂霍次克海和日本海發(fā)現(xiàn)了可燃冰。[13]

2012年2月，蘇格蘭政府高級(jí)官員及一些專家表示，蘇格蘭海域深處可能蘊(yùn)藏甲烷冰。 他們推測(cè)蘇格蘭設(shè)德蘭群島西部海域蘊(yùn)藏大量的甲烷冰，或許足夠開(kāi)發(fā)利用300年。^[10]

中國(guó)狀況

按照中國(guó)戰(zhàn)略規(guī)劃的安排，2006—2020年是調(diào)查階段，2020—2030年是開(kāi)發(fā)試生產(chǎn)階段，2030—2050年，中國(guó)可燃冰將進(jìn)入商業(yè)生產(chǎn)階段。

中國(guó)在南海西沙海槽等海區(qū)已相繼發(fā)現(xiàn)存在天然氣水合物的地球物理標(biāo)志BSR，這表明中國(guó)海域也分布有天然氣水合物資源，值得開(kāi)展進(jìn)一步的工作；同時(shí)青島海洋地質(zhì)研究所已建立有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的天然氣水合物實(shí)驗(yàn)室并成功點(diǎn)燃天然氣水合物。

2002年，啟動(dòng)中國(guó)海域可燃冰資源調(diào)查與評(píng)價(jià)專項(xiàng)，專題調(diào)查行動(dòng)圈出南海北部7個(gè)遠(yuǎn)景區(qū)，19個(gè)成礦區(qū)帶。

2005年4月14日，中國(guó)在北京舉行中國(guó)地質(zhì)博物館收藏首次發(fā)現(xiàn)的天然氣水合物碳酸鹽巖標(biāo)本儀式，宣布中國(guó)首次發(fā)現(xiàn)世界上規(guī)模最大被作為“可燃冰”即天然氣水合物存在重要證據(jù)的“冷泉”碳酸鹽巖分布區(qū)，其面積約為430平方公里。在南海北部陸坡東沙群島以東海域發(fā)現(xiàn)了大量的自生碳酸鹽巖，其水深范圍分別為550米～650米和750米～800米，海底電視觀察和電視抓斗取樣發(fā)現(xiàn)海底有大量的管狀、煙囪狀、面包圈狀、板狀和塊狀的自生碳酸鹽巖產(chǎn)出，它們或孤立地躺在海底上，或從沉積物里突兀地伸出來(lái)，來(lái)自噴口的雙殼類生物殼體呈斑狀散布其間，巨大碳酸鹽巖建造體在海底屹立，其特征與哥斯達(dá)黎加邊緣海和美國(guó)俄勒崗?fù)夂Ｋl(fā)現(xiàn)的“化學(xué)礁”類似，而規(guī)模卻更大。

2007年首次在神狐海域鉆獲可燃冰實(shí)物樣品，證明南?？扇急Y源遠(yuǎn)景良好。

2009年9月25日，中國(guó)地質(zhì)部門在青藏高原發(fā)現(xiàn)了一種名為可燃冰（又稱天然氣水合物）的環(huán)保新能源。這是中國(guó)首次在陸域上發(fā)現(xiàn)可燃冰，使中國(guó)成為加拿大、美國(guó)之后，在陸域上通過(guò)國(guó)家計(jì)劃鉆探發(fā)現(xiàn)可燃冰的第三個(gè)國(guó)家。

2011年11月，中國(guó)“海洋地質(zhì)、礦產(chǎn)資源與環(huán)境”學(xué)術(shù)研討會(huì)在廣州召開(kāi)，由廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局承擔(dān)的可燃冰專題調(diào)查工作取得重大進(jìn)展，2011年已在南海圈定了25個(gè)成礦區(qū)塊，控制資源量達(dá)到41億噸油當(dāng)量。^[11]

2012年5月，中國(guó)第一艘自行設(shè)計(jì)可燃冰綜合調(diào)查船“海洋六號(hào)”，近日再次深入南海北部區(qū)域，對(duì)可燃冰資源進(jìn)行新一輪“精確調(diào)查”。^[12] 如果取樣條件具備，計(jì)劃2013年再次開(kāi)鉆獲取新樣品。^[12]

天然氣水合物在給人類帶來(lái)新的能源前景的同時(shí)，對(duì)人類生存環(huán)境也提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。天然氣水合物中的甲烷，其溫室效應(yīng)為CO₂的20倍，溫室效應(yīng)造成的異常氣候和海面上升正威脅著人類的生存。

全球海底天然氣水合物中的甲烷總量約為地球大氣中甲烷總量的3000倍，若有不慎，讓海底天然氣水合物中的甲烷氣逃逸到大氣中去，將產(chǎn)生無(wú)法想象的后果。而且固結(jié)在海底沉積物中的水合物，一旦條件變化使甲烷氣從水合物中釋出，還會(huì)改變沉積物的物理性質(zhì)，極大地降低海底沉積物的工程力學(xué)特性，使海底軟化，出現(xiàn)大規(guī)模的海底滑坡，毀壞海底工程設(shè)施，如：海底輸電或通訊電纜和海洋石油鉆井平臺(tái)等。^[13]