天然气水合物在海域和青藏高原永久冻土带区域的大量发现

（1）天然气水合物的一般概念 天然气水合物（Natural Gas Hydrate，简称Gas Hydrate）因其外观像冰一样而且遇火即可燃烧，所以又被称作“可燃冰”或者“固体瓦斯”和“气冰”。它是在低温高压下由水和天然气（主要是甲烷气）混合时组成的类冰的、非化学计量的、笼形白色结晶固体。天然气水合物为超分子结构，具有很强的吸附（浓缩）气体能力，分子量小，成分不稳定，除以甲烷气体为主外，还含有乙、丙、丁烷多种气体。

天然气水合物的形成与海底石油、天然气的形成过程相仿，而且密切相关。埋于海底地层深处的大量有机质在缺氧环境中，厌气性细菌把有机质分解，最后形成石油和天然气，其中，许多天然气又被包进水分子中，在海底的低温与压力下又形成可燃冰。天然气水合物在自然界广泛分布在大陆、岛屿的斜坡地带、活动和被动大陆边缘的隆起处、极地大陆架以及海洋和一些内陆湖的深水环境。由于天然气水合物中含有大量的甲烷，在标准状况下，一单位体积的天然气水合物分解最多可产生164单位体积的甲烷气体，而国内外很多文献中都提到天然气水合物中的有机碳总量是石油、天然气等常规能源的两倍，因此，可以说天然气水合物是一种重要的潜在未来资源，使用方便、燃烧值高、清洁无污染，被称为21世纪最具商业开发前景的战略资源。

（2）天然气水合物的分类 中国科学院专家根据水合物产出特性和形成储藏机制的差异，将天然气水合物分为扩散型和渗漏型两类。

扩散型水合物分布广泛，水合物产出带天然气含量非常低，游离气仅发育于水合物带之下，在地震剖面上常产生指示水合物底界的强反射面。该类水合物含量较低，一般不超过沉积物孔隙的7%，埋藏深（＞20m），海底不发育水合物，除进行钻探施工外，海底常规采样方法无法获取水合物样品。水合物产出带没有游离气存在，是水-水合物的二相热力学平衡体系，水合物的沉淀主要与沉积物孔隙流体中溶解的甲烷有关，受原地生物成因甲烷与深部甲烷向上扩散作用的控制。

渗漏型水合物与海底天然气渗漏活动有关，是深部烃类气体沿通道向海底渗漏，在合适条件下部分渗漏天然气沉淀形成的天然气水合物。由于渗漏作用具有异常高的天然气渗漏量，天然气以游离气方式迁移，甚至在海底可观测到渗漏进入水体的天然气气泡。水合物发育于整个稳定带，是水—水合物—游离气的三相非平衡热力学体系。该类天然气水合物产出集中、埋藏浅，含量高，在海底可观测到出露的块状天然气水合物，并在海底和水体中形成一系列特殊的地质、地球物理、地球化学和特异生物异常。另外，该类水合物不具有明显的似海底反射层（BSR）标志，应用常规的BSR探测方法不易发现。

（3）天然气水合物资源分布 天然气水合物在世界范围内广泛存在，这一点已得到广大研究者的公认。在地球上大约有27%的陆地是可以形成天然气水合物的潜在地区，而在世界大洋水域中约有90%的面积也属这样的潜在区域。天然气水合物资源主要存在于世界范围内的沟盆体系、陆坡体系、边缘海盆陆缘，尤其是与泥火山、热水活动、盐泥底壁及大型断裂构造有关的深海盆地中，另外还包括扩张盆地和北极地区的永久冻土区（图5-4）。大西洋的85%、太平洋的95%、印度洋的96%的地区中含有天然气水合物，并且主要分布于海平面下200～600m的深度内。(www.xing528.com)

图5-4 北极地区与海洋环境下天然气水合物存在条件

a）北极地区 b）海洋环境

1）海洋中的分布。海洋中天然气水合物主要分布在西太平洋海域的白令海、鄂霍茨克海、千岛海沟、冲绳海槽、日本海、四国海槽、南海海槽、苏拉威西海、新西兰北岛；东太平洋海域的中美海槽、北加利福尼亚-俄勒冈滨外、秘鲁海槽；大西洋海域的美国东海岸外布莱克海台、墨西哥湾、加勒比海、南美东海岸外陆缘、非洲西西海岸海域；印度洋的阿曼海湾；北极的巴伦支海和波弗特海；南极的罗斯海和威德尔海；其他，如黑海与里海等。中国在西沙海槽、东沙陆坡、台湾西南陆坡、冲绳海槽、南海北部等区域发现了天然气水合物的大量地球物理与地球化学证据。这些海域内有88处直接或间接发现了天然气水合物，其中26处岩心见到天然气水合物，62处见到BSR，许多地方见有生物及碳酸盐结壳标志。

2）大陆中的分布。天然气水合物在大陆主要分布于阿拉斯加北坡、加拿大马更些三角洲、加拿大西北部北极诸岛、俄罗斯季曼-伯朝拉地区、西西伯利亚麦索雅哈、东西伯利亚贝略依气田、勘察加地区等地。中国青藏高原永久冻土带区域也有大量天然气水合物资源。