神奇南海“可燃冰”的探索

罗琳　王东晓

让我来说说自己出海时的经历——2006年9月，第三次南海北部考察开放航次即将启航。此次考察，总计划20余天，涉及站位60多个，遍布北纬18N以北、台湾海峡以南的整个南海北部，考察任务涉及海洋科学的物理、生物、化学、地质等多个学科（图1）。其中一个重要任务，就是探寻南海的“可燃冰”资源。

2006年9月南海北部海洋观测开放航次计划站位图

①“实验3号”启航

清晨，细雨霏霏，在举行了简单而又隆重的启航仪式后，“实验3号”考察船缓缓驶离码头，开始了对南海北部的综合科学考察。

“可燃冰”即天然气水合物，又称固态甲烷，由天然气和水组成，是甲烷类天然气被包进水分子中，在海底低温与压力下形成的一种类似冰的透明结晶（图2） ，在低温（2～5℃）和高压下形成，并储存于浅海沉积物中。1立方米“可燃冰”释放出的能量相当于164立方米的天然气。可燃冰的形成与海底石油、天然气的形成过程密切相关：埋于海底地层深处的大量有机质在缺氧环境中，厌氧细菌把有机质分解，最后形成石油和天然气；其中许多天然气被包进水分子中，在海底的低温与压力下又形成“可燃冰”。“可燃冰”在自然界的储量约为石油、煤炭、天然气总和的2倍，是一种具有巨大潜能的新型非常规能源资源，受到各国科学家的广泛关注。我国南海北部由于地理位置原因，成为天然气水合物聚集、保藏的有利场所，是进行天然气水合物调查和研究的重点海域。可喜的是，在之前南海开放航次科学考察活动中，南海海洋研究所科考队员在东沙西南海域的两个站点都采集到碳酸盐结核。国际上研究表明，碳酸盐结核的成岩环境与甲烷冷泉流体活动有关，是指示该海域可能存在天然气水合物的重要证据。因此，东沙西南海成为南海海洋研究所圈定的潜在天然气水合物研究新区。

②可燃冰形态及分子结构

然而，要茫茫的大海中，要预判“可燃冰”可能出现的大致位置并不是件容易的事，几百米下的海床上是否蕴育碳酸盐结核并非肉眼可能见，海上科考耗费的巨大人力物力也不允许进行漫无目的式的搜索。为了确定采样的地点，科研工作者们在出航前必须进行长时间的反复论证，才能最终确定进行抓斗采样的站位位置。

按照出航规划的既定路线，几天后“实验3号”科考船到达东沙西南海区域站位，开始了“可燃冰”的专项调查活动。考察船到达预定的采样地点时已入夜，由于之前寒潮、台风恶劣天气条件的影响，此次航次的执行情况已远远落后于航次计划时间表。为了赶上进度，研究人员们都是分为3班轮换24小时不停歇地进行观测任务。浓浓的夜色掩映下，科考队员克服夜间作业的种种困难开始在东沙西南海天然气水合物研究新区抓斗采样、采集碳酸盐结核样品，以探查碳酸盐结核分布范围和寻找天然气水合物现代指标。调查结果显示，该区域的6个站位采集到了碳酸盐结核，根据采集到的碳酸盐结核站位数据，初步估计碳酸盐结核区分布范围至少为30平方千米。调查还发现，在天然气水合物研究新区900米水深某站位，现场液相色谱和常规海洋化学测试水体柱甲烷浓度表明，在近海底水体中甲烷浓度强烈增高，推测该海域可能存在正在喷溢的甲烷冷泉活动，是指示其海底下可能存在天然气水合物的重要新证据。当该海域“可燃冰”的专项调查告一段落时，时间已经过去了10余个小时，科考队员不知不觉中迎来了南海冉冉东升的一轮红日。晨曦中科考队员疲惫的脸上仍然洋溢出一份喜悦，满头的汗水也在霞光中格外璀璨。

③燃烧中的可燃冰（出自百度百科）

④碳酸盐结核样品

这次调查初步确定了碳酸盐结核的分布范围，圈定了现代冷泉活动的目标靶区，成为本次开放航次科学考察取得的重要新成果之一。科考成员们期待着通过地球物理、地球化学、地质采样等的综合调查和研究工作，在该海域取得天然气水合物调查和研究的新突破（图4为碳酸盐结核样品）。