以科学态度开展天然气水合物调查研究

南海海域“可燃冰”资源前景可观

问：我国海域天然气水合物调查和研究工作已经取得了那些进展？
黄永样：从1999年起，我国海洋天然气水合物资源进入了实质性的调查和研究阶段。广州海洋地质调查局在我国南海北部海域进行了以天然气水合物资源调查为目的的地质、地球物理勘查和相应的研究工作，并取得了一系列重要地质勘查成果：在珠江口外的深海区发现了天然气水合物存在的地质、地球物理标志，初步证实我国南海北部海域具有丰富的天然气水合物资源；在南海北部海域发现了天然气水合物存在的地质、地球物理、地球化学、生物等多种重要的间接标志；对天然气水合物成矿远景区进行了预测，初步认为我国南海存在多个天然气水合物成矿远景区；推测珠江口外深水海域，天然气水合物的分布面积估计有几万平方公里。南海北部天然气水合物的总资源量可能大于100亿吨油当量。
   天然气水合物是20世纪才发现的一种新型后备能源，调查研究有其复杂性，受我国现有技术方法和技术设备等因素的限制，我国海域天然气水合物调查和研究仍有很多技术性问题未能解决，基础理论研究也未开展，有关天然气水合物的环境效应研究才刚刚起步。尽管已经在我国南海北部取得了可证实天然气水合物存在的多种证据，但至今还没有获得实物样品。

问：通过中德合作开展南海天然气水合物研究主要解决哪些问题？
吴能友：今年3月，广州海洋地质调查局与德国基尔大学Leibniz海洋科学研究所签署了中德合作开展“南海北部陆坡甲烷和天然气水合物分布、形成及其对环境的影响研究”协议。项目起止时间为2004-2006年。我们要通过对南海北部陆坡甲烷和天然气水合物分布及形成研究，了解甲烷循环过程，研究释放甲烷的“冷泉”特点，评估南海北部陆坡甲烷和天然气水合物在全球环境变化中的潜在作用。根据合作项目要求，今年6-7月间将联合执行“太阳号”SO177航次，明确了6项任务，分别是(1)通过多波束测量和各种电视监视取样设备，确定有利于天然气水合物赋存的构造体和冷泉的位置，力争获取浅表层天然气水合物；(2)运用海底电视观测系统进行海底摄像实时调查；(3)表层海水游离甲烷和二氧化碳连续监测；(4)通过对各种电视监视多管取样、电视抓斗和重力取样等设备采集的沉积物孔隙水进行化学、同位素分析测试，追踪甲烷的释放和通量；(5)通过水柱图像分析，研究海底到水体的甲烷释放和通量；(6)通过自生碳酸盐岩地球化学和同位素分析，研究甲烷碳的长周期沉积。

采集“可燃冰”无需科学家“下海”

问：把获取海底浅表层天然气水合物作为这一合作项目的首要目标，由此可见其重要性。目前，新闻媒体和社会公众都非常关注和期待着这一航次工作，请介绍将通过什么方法采集天然气水合物？
吴能友：在广州海洋地质调查局2002、2003年调查基础上，我们确定了东沙海域和西沙海槽作为合作项目的两个研究区，其中东沙海域为优先研究区。“太阳号”将通过海底多波束测量系统、浅层剖面仪等先探测研究区海底，同时对海水中甲烷和二氧化碳的浓度进行测试，经过综合分析确定其中的有利目标区后，再投放海底电视进行实时观测，以寻找目标区中是否存在海底冷泉、甲烷菌席、瓣腮类生物、海底的陡坎等，这些都是可以证实天然气水合物存在的有利证据，据此再确定有利的构造体和冷泉的位置作为我们的取样点。然后根据实际情况，选用带海底电视的抓斗、带海底电视的多管取样装置、大型重力活塞取样或保温保压装置等进行现场取样。

问：那采集上来的天然气水合物怎么验证？如何保存这些样品？
黄永样：天然气水合物外貌似冰雪，可以像固体酒精一样被点燃，因此，它又被人们称作“可燃冰”。取到的样品通过直接的观察、点火等就完全可以验证。但紧接着，我们将要进一步对样品进行化学和物理性质测试。由于天然气水合物离开了海底低温高压的环境，在常温常态下非常容易融化挥发，所以，要直接把样品保存在能保持零下10度左右的液氮罐中。

建议通过钻探采集“可燃冰”

问：采集“可燃冰”并不象一些媒体报道的那样，需要载人深潜器下到海底取样，而是通过海底电视进行观测，操作海底取样设备进行工作。那么，通过调查，在我国南海北部获取位于海底浅表层的天然气水合物可能性有多少？难度又有多大？
黄永样：科学地来说，在我国南海北部海底表面有可能存在天然气水合物，但没有必然性。天然气水合物在海底形成需要很多重要的条件，如温度、压力条件、甲烷气的浓度等，这些条件缺一不可。对天然气水合物的取样需要保温保压的技术装备等，因此，在海底浅表层直接获取天然气水合物的难度很大。2002年，广州海洋地质调查局“海洋四号”船在东沙群岛海域地震资料圈定的范围内作业时，发现海底断层，并得到取样站位甲烷含量自浅表层向深层增高，最高含量高出正常值几千倍的测试结果。同时，在另一站位柱状取样的岩芯管中，又出现了两段稀化的沉积物及泥浆，岩芯管出现负压变形的现象，这些都极有可能是海底浅表层的天然气水合物分解导致的结果！

问：假如在南海北部采集海底浅表层“可燃冰”不成功，那可不可以说明我国南海海域就没有“可燃冰”的存在，或者说，在这一海域“可燃冰”资源的前景并不乐观？
吴能友：我个人认为，南海北部海域海底浅表层存在天然气水合物的条件先天不足。比如，我国南海海域地热值较高，在南海北部陆坡海底的海水温度达到4摄氏度，而目前在世界其他已经取得海底浅表层天然气水合物的海域，海底温度一般为1摄氏度。海底温度偏高，不利于浅部天然气水合物的储存等等。而通过我们现有的取样设备，我们最深也只能采集到海底以下0-12米的样品，要在这一深度范围内采集到天然气水合物样品，难度非常大。天然气水合物可以存在于海底以下0～1100米的未固结沉积层中，因此，即便取样不成功，也并不能否定我国南海北部海域天然气水合物资源的前景。比如，在美国的布莱克海台，尽管科学家们在海底表层实施天然气水合物取样也没有获得成功，但是通过大洋深钻，取得了位于海底以下几十至几百 米处的丰富的天然气水合物，证实了这一资源的存在。在全球已经取得天然气水合物实物的31处海域，也仅有10处是在海底的浅表层取到样品，其他的都是通过钻探予以验证。这说明，即便海底浅表层不存在天然气水合物，也不能就此说明在这一海域没有天然气水合物资源。
黄永样：在南海北部陆坡，我们已经获得的天然气水合物存在的证据包括：天然气水合物矿藏底界的地震标志——似海底地震反射界面（BSR）；天然气水合物矿体分解形成的甲烷异常和其它地球化学标志，利用海底摄像技术发现了沉积物中的甲烷菌席，证实了有天然气水合物存在的冷泉标志以及发现了天然气水合物存在的矿物标志——碳酸盐结壳等，可以肯定在我国南海北部存在天然气水合物矿藏的证据是非常有说服力的。因此，下一步，最重要也是最必要的工作，是我们必须依靠钻探获取天然气水合物实物来证实我们调查的结果，丰富我们对南海海域天然气水合物形成、分布规律等多方面的认识。尽快在我国南海北部实施海底钻探，可以说是验证海底天然气水合物存在的最可靠、有效的手段。

评估南海“可燃冰”的环境意义

问：这一合作项目还有其他实质上的意义吗？
吴能友：天然气水合物具有巨大的能源意义和环境效应，被喻为石油的替代资源，是地球上尚未开发的最大未知能源库。天然气水合物往往同自然环境条件处于十分敏感的平衡之中，当环境变化时往往会导致各种环境效应，导致海底失稳，引起海底滑坡等，其分解产生的甲烷可能诱发温室效益，对全球变化具有重要影响。一些欧洲国家的科学家们更加关注天然气水合物对环境可能造成的影响。通过这一合作项目，我们希望借鉴德国的成功经验，学习其先进技术，利用其先进的技术装备进行调查和地质取样，开展研究，从而提高我国在天然气水合物研究方面的水平，缩小与世界先进国家间的差距，尤其是填补我国在天然气水合物相关环境研究方面的空白，也有助于我们获得关于研究区的更为丰富和准确的资料。
黄永样：目前，在天然气水合物的调查研究领域，我们较美国、日本等落后了近20年，对此，我国的态度是：在学习引进国外先进技术的同时，积极开展国内调查、开发及技术方法研究，不断提高我国在天然气水合物研究方面的水平，这一工作具有重要的现实意义和长远的战略意义。