甲烷水和物（methane hydrates）也稱“ 可燃冰”，是水分子形成的籠狀結晶包裹著甲烷分子，將二者分離，就能獲得普通的天然氣。這種外面看起來像冰一樣的物質是在高壓低溫條件下形成的，也就是說，它通常存在於大陸架海底地層以及地球兩極的永久凍結帶。
基本介紹
- 中文名：甲烷水和物
- 英文名：methane hydrates
- 別稱：甲烷水合物、可燃冰、天然氣水合物、固體瓦斯、氣冰
- 化學式：mCH4·nH2O
- 外觀：冰狀結晶
- 套用：高效能源
不同名稱,組成成分,形成條件,甲烷水和物的發現,分布,
不同名稱
甲烷水合物（Methane Hydrate）
天然氣水合物（Natural Gas Hydrate，簡稱Gas Hydrate）
可燃冰
固體瓦斯
氣冰
組成成分
它可用mCH4·nH2O來表示，m代表水合物中的氣體分子，n為水合指數（也就是水分子數）。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氣體為甲烷，對甲烷分子含量超過99%的天然氣水合物通常稱為甲烷水合物（Methane Hydrate）。天然氣水合物（Natural Gas Hydrate，簡稱Gas Hydrate）又叫可燃冰，是產出於海底沉積物中似冰狀的物質，其化學成分主要是甲烷，占99%，其餘的是水和少量雜質。它是甲烷與水在高壓和低溫的狀態下形成的複合物。
結構圖
結構圖形成條件
它是在一定條件（合適的溫度、壓力、氣體飽和度、水的鹽度、PH值等）下由水和天然氣在中高壓和低溫條件下混合時組成的類凍的、非化學計量的、籠形結晶化合物（碳的電負性較大，在高壓下能吸引與之相近的氫原子形成氫鍵，構成籠狀結構）。知道沼氣產生原理的讀者都有很清楚，沼氣（主要成分是甲烷），它是微生物在缺氧的情況下，對有機物進行發酵、分解而產生的。同樣，海洋底部有很厚的沉積物層，微生物產生的甲烷因為海水高壓抑制的緣故，未能及時釋放出去，因而與水結合形成天然氣水合物。順便指出，天然氣水合物是一種很有前途的能源物質。據科學家估計，全球天然氣水合物的碳儲量（能源的一種換算方法）是全球石油與天然氣碳儲量的兩倍。如果能開發利用，那將是人類莫大的福音。
甲烷水和物的發現
1810年，首次在實驗室發現天然氣水合物。
1934年，前蘇聯在被堵塞的天然氣輸氣管道里發現了天然氣水合物。由於水合物的形成，輸氣管道被堵塞。這一發現引起前蘇聯人對天然氣水合物的重視。
1965年，前蘇聯首次在西西伯利亞永久凍土帶發現天然氣水合物礦藏，並引起多國科學家的注意。
1970年，前蘇聯開始對該天然氣水合物礦床進行商業開採。
1970年，國際深海鑽探計畫（DSDP）在美國東部大陸邊緣的布萊克海台實施深海鑽探，在海底沉積物取心過程中，發現冰冷的沉積物岩心嘶嘶地冒著氣泡，並達數小時。當時的海洋地質學家非常不解。後來才知道，氣泡是水合物分解引起的，他們在海底取到的沉積物岩心其實含有水合物。
1971年，美國學者Stoll等人在深海鑽探岩心中首次發現海洋天然氣水合物，並正式提出“天然氣水合物”概念。
1974年，前蘇聯在黑海1950米水深處發現了天然氣水合物的冰狀晶體樣品。
1979年，DSDP第66和67航次在墨西哥灣實施深海鑽探，從海底獲得91.24米的天然氣水合物岩心，首次驗證了海底天然氣水合物礦藏的存在。
1981年，DSDP計畫利用“格羅瑪·挑戰者號”鑽探船也從海底取上了3英尺長的水合物岩心。
1992年，大洋鑽探計畫（ODP）第146航次在美國俄勒岡州西部大陸邊緣Cascadia海台取得了天然氣水合物岩心。
1995年，ODP第164航次在美國東部海域布萊克海台實施了一系列深海鑽探，取得了大量水合物岩心，首次證明該礦藏具有商業開發價值。
1997年，大洋鑽探計畫考察隊利用潛水艇在美國南卡羅來納海上的布萊克海台首次完成了水合物的直接測量和海底觀察。同年，ODP在加拿大西海岸胡安-德夫卡洋中脊陸坡區實施了深海鑽探，取得了天然氣水合物岩心。至此，以美國為首的DSDP及其後繼的ODP在10個深海地區發現了大規模天然氣水合物聚集：秘魯海溝陸坡、中美洲海溝陸坡（哥斯大黎加、瓜地馬拉、墨西哥）、美國東南大西洋海域、美洲西部太平洋海域、日本的兩個海域、阿拉斯加近海和墨西哥灣等海域。
1996年和1999年期間，德國和美國科學家通過深潛觀察和抓鬥取樣，在美國俄勒岡州岸外Cascadia海台的海底沉積物中取到嘶嘶冒著氣泡的白色水合物塊狀樣品，該水合物塊可以被點燃，並發出熊熊的火焰。
1998年，日本通過與加拿大合作，在加拿大西北Mackenzie三角洲進行了水合物鑽探，在890～952米深處獲得37米水合物岩心。該鑽井深1150米，是高緯度地區永凍土帶研究氣體水合物的第一口井。
1999年，日本在其靜岡縣御前崎近海挖掘出外觀看起來象濕潤雪團一樣的天然氣水合物。
到目前為止，在世界海域內已有60處直接或間接發現了天然氣水合物，其中在18處鑽探岩心中見到天然氣水合物，42處見有天然氣水合物的地震標誌BSR。
1934年，前蘇聯在被堵塞的天然氣輸氣管道里發現了天然氣水合物。由於水合物的形成，輸氣管道被堵塞。這一發現引起前蘇聯人對天然氣水合物的重視。
1965年，前蘇聯首次在西西伯利亞永久凍土帶發現天然氣水合物礦藏，並引起多國科學家的注意。
1970年，前蘇聯開始對該天然氣水合物礦床進行商業開採。
1970年，國際深海鑽探計畫（DSDP）在美國東部大陸邊緣的布萊克海台實施深海鑽探，在海底沉積物取心過程中，發現冰冷的沉積物岩心嘶嘶地冒著氣泡，並達數小時。當時的海洋地質學家非常不解。後來才知道，氣泡是水合物分解引起的，他們在海底取到的沉積物岩心其實含有水合物。
1971年，美國學者Stoll等人在深海鑽探岩心中首次發現海洋天然氣水合物，並正式提出“天然氣水合物”概念。
1974年，前蘇聯在黑海1950米水深處發現了天然氣水合物的冰狀晶體樣品。
1979年，DSDP第66和67航次在墨西哥灣實施深海鑽探，從海底獲得91.24米的天然氣水合物岩心，首次驗證了海底天然氣水合物礦藏的存在。
1981年，DSDP計畫利用“格羅瑪·挑戰者號”鑽探船也從海底取上了3英尺長的水合物岩心。
1992年，大洋鑽探計畫（ODP）第146航次在美國俄勒岡州西部大陸邊緣Cascadia海台取得了天然氣水合物岩心。
1995年，ODP第164航次在美國東部海域布萊克海台實施了一系列深海鑽探，取得了大量水合物岩心，首次證明該礦藏具有商業開發價值。
1997年，大洋鑽探計畫考察隊利用潛水艇在美國南卡羅來納海上的布萊克海台首次完成了水合物的直接測量和海底觀察。同年，ODP在加拿大西海岸胡安-德夫卡洋中脊陸坡區實施了深海鑽探，取得了天然氣水合物岩心。至此，以美國為首的DSDP及其後繼的ODP在10個深海地區發現了大規模天然氣水合物聚集：秘魯海溝陸坡、中美洲海溝陸坡（哥斯大黎加、瓜地馬拉、墨西哥）、美國東南大西洋海域、美洲西部太平洋海域、日本的兩個海域、阿拉斯加近海和墨西哥灣等海域。
1996年和1999年期間，德國和美國科學家通過深潛觀察和抓鬥取樣，在美國俄勒岡州岸外Cascadia海台的海底沉積物中取到嘶嘶冒著氣泡的白色水合物塊狀樣品，該水合物塊可以被點燃，並發出熊熊的火焰。
1998年，日本通過與加拿大合作，在加拿大西北Mackenzie三角洲進行了水合物鑽探，在890～952米深處獲得37米水合物岩心。該鑽井深1150米，是高緯度地區永凍土帶研究氣體水合物的第一口井。
1999年，日本在其靜岡縣御前崎近海挖掘出外觀看起來象濕潤雪團一樣的天然氣水合物。
到目前為止，在世界海域內已有60處直接或間接發現了天然氣水合物，其中在18處鑽探岩心中見到天然氣水合物，42處見有天然氣水合物的地震標誌BSR。
2000年開始，可燃凍的研究與勘探進入高峰期，世界上至少有30多個國家和地區參與其中。其中以美國的計畫最為完善——總統科學技術委員會建議研究開發可燃冰，參、眾兩院有許多人提出議案，支持可燃冰開發研究。美國每年用於可燃冰研究的財政撥款達上千萬美元。
為開發這種新能源，國際上成立了由19個國家參與的地層深處海洋地質取樣研究聯合機構，有50個科技人員駕駛著一艘裝備有先進實驗設施的輪船從美國東海岸出發進行海底可燃冰勘探。這艘可燃冰勘探專用輪船的7層船艙都裝備著先進的實驗設備，是當今世界上唯一的一艘能從深海下岩石中取樣的輪船，船上裝備有能用於研究沉積層學、古人種學、岩石學、地球化學、地球物理學等的實驗設備。這艘專用輪船由德克薩斯州A·M大學主管，英、德、法、日、澳、美科學基金會及歐洲聯合科學基金會為其提供經濟援助。
分布
世界上海底天然氣水合物已發現的主要分布區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東海岸外的布萊克海台等，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、四國海槽、日本南海海槽、蘇拉威西海和紐西蘭北部海域等，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爾海，北極的巴倫支海和波弗特海，以及大陸內的黑海與裏海等。
因此，從20 世紀80 年代開始，美、英、德、加、日等已開發國家紛紛投入巨資相繼開展了本土和國際海底天然氣水合物的調查研究和評價工作，同時美、日、加、印度等國已經制定了勘查和開發天然氣水合物的國家計畫。特別是日本和印度，在勘查和開發天然氣水合物的能力方面已處於領先地位。
