水合物调查的坎坷路

　　前言：水合物地质取样的调查工作，主要由“海洋四号”船完成。从2000年西沙海域地质调查开始，一直到2013年，我以现场分析测试负责人的身份，参加了期间的全部地质调查航次，经历了水合物调查的开端、发展和取得重大成功的过程。在此，摘取几个小故事与大家分享。

一、孔隙水是如何制成的？

　　沉积物孔隙水样品蕴含着丰富的地球化学信息，制取孔隙水并且进行现场分析测试，是水合物调查中必不可少的工作之一。在前期物探调查的基础上，“海洋四号”船于2000年在西沙首次开展水合物地质取样调查航次。虽然当时还未获批国家专项，但是局领导高瞻远瞩，认定水合物对国家能源战略的重要性，因此对此航次非常重视，聘请了国内知名专家参与航次调查，其中包括大名鼎鼎的祝有海教授。祝教授面皮白净，头发横竖，说话嘟嘟囔囔，一包香烟一瓶啤酒，干起活来可以不吃不喝不睡。沉积物孔隙水的制取装备，是由他准备的，是一支带有陶瓷头的过滤管，插进沉积物中，连接负压抽气筒把孔隙水“吸”进过滤管中。负压抽气筒的外观和自行车打气筒一模一样，操作也相同，完全靠体力。我们几个轮流操作，大汗淋漓，精疲力竭，看看管内的孔隙水，也只有可怜的2-3毫升，汗水多过孔隙水！

　　祝教授本事大、水平高，围绕着少量的孔隙水样品，做了大量的工作，发表了不少高质量的论文。

　　后来，我们对沉积物孔隙水的制取方法不断进行改良，实现了制取过程自动化，完全解放了人力，而且大大提升了制取孔隙水的效率。

　　根据调查研究的需求，我们还发明了沉积物孔隙水的压榨装置，此装置可以避免硫化氢等易挥发气体逸失，使得孔隙水样品中保存有更多的地球化学信息。

　　最近几年，我们又针对不同种类的沉积物样品，研制出了相应的孔隙水压榨装置，并且申请了发明专利。截至目前，我们获得有关沉积物孔隙水的实用新型专利3项，发明专利1项，还有2项发明专利处于公示期。

　　至此，我们已经具备了针对各种沉积物样品（从粘土到粉砂，从稀软到坚硬）制取孔隙水的能力。

　　今年6月，由广州海洋地质调查局实验测试所承担的国家863课题“深海沉积物孔隙水原位采集装置”通过验收，此装置可以插入海底沉积物中采集原位孔隙水，并且将气体完整保存下来。此装置属于国际首创，在水合物调查中具有广阔的应用前景，并荣获中国海洋工程咨询协会颁发的“2016年度海洋工程科学技术奖”。

二、那一缕跳跃的火焰

　　从2002年开始，水合物调查在南海北部全面展开，并逐渐成为广州海洋地质调查局工作的重点。从西沙到东沙，从神狐到琼东南，地震剖面上BSR或清晰或模糊，海底沉积物中甲烷峰值或平缓或高耸，地质取样站位或稀疏或细密，南海北部陆坡地质图上，各种圈图相互交错。

　　就这样，几年过去了。

　　遥远的墨西哥湾，深潜器载着科学家，近距离观察海底水合物。甚至有报道说，渔民用渔网网到了水合物。

　　我们的水合物呢？

　　有专家认为，南海纬度低，海水温度高，不利于水合物的形成。

　　然而经过多年的调查，广州海洋地质调查局的专家都坚信，南海调查区存在水合物。

　　2005年，广州海洋地质调查局总工程师黄永样即将退休，此时他想完成一个夙愿：在我国海域获取水合物实物样品。

　　经过仔细研究，他认为调查区的东部埋藏较浅，“海洋四号”船现有的取样方式，有可能取得水合物样品。

　　于是在这一年，一个独特的航次开始了。独特之处在于：手段单一（只取样），目的单一（获取水合物实物样品）。沉积物样品不处理、不测试、不保存。

　　接下来的十几天，“海洋四号”船在一个小范围的目标区疯狂取样，分析测试人员只负责把样品切开，检查是否有水合物样品。

　　一次又一次的失望。

　　明明就在跟前，可是却无法到达。我们的装备毕竟落后，始终无法到达水合物层。

　　中午饭前，又取上来一管样品，致密的沉积物充满了取样管，我一看就知道不可能有水合物样品，于是决定稍后再处理掉。

　　吃完饭，我发现这管样品发生了变化：致密的样品发生了裂变，或宽或细的裂痕布满了样品管，两头的样品盖也被顶开了：样品发生了气胀。 我在裂痕处钻了个孔，抽取了气体进行检测，发现甲烷气体含量超过90%！

　　我用打火机在钻孔处点了一下，没有点燃，可能是甲烷已经挥发殆尽，但是裂隙间也许会有残存的甲烷。于是我告诉旁边的同事李文成：我把裂缝间的气挤出来，你来点，看看能不能燃烧。

　　李文成将点燃的火机放于钻孔处，我拿着样品盖在样品管两端一压，只见一缕蓝色的火焰腾空而起，浓烈而短暂，差点烧到李文成那长长的眉毛。

　　2007年5月，南海神狐海域，辉固公司的钻探船上，广州海洋地质调查局总工程师杨胜雄点燃的火焰向世界宣告：我国海域获取天然气水合物实物样品。2017年5月，水合物试采现场熊熊燃烧的烈火，说明在水合物研究和开采领域，我国已经处于世界领先水平。

　　燎原之焰，固然值得铭记；星星之火，也不该被忘记。

三、两粒冰晶

　　2007年5月钻探获取的水合物样品，属于“不可视”类型，海底水合物的大多数，都以这种状态存在。由于缺乏经验，保存在液氮罐内的水合物样品点火失败。看不见，点不着，那是水合物样品吗？不会是骗人的吧？质疑声渐起。

　　2013年，中国地质调查局组织实施第二次水合物钻探，仍然租用辉固公司的钻探船，我有幸参加。这次钻探的重要目的之一，便是获取可视水合物。广州海洋地质调查局领导专门指示，看到可视水合物，一定要放在液氮罐里保存，给祖国、给人民、给上级领导一个交代。

　　钻探工作顺利进展。未到水合物层，一般不用保压取样器。那天我在旁边观看样品现场处理。样品取上甲板后，由于压力降低而不断膨胀，在往实验室搬运的途中，有一截沉积物样品从样品管里冒出来，掉在甲板上。老外们工作很细心，把那截样品从地上捡起来，重新团成长条状，装进样品管中。

　　在此操作过程中，猛然间发现沉积物中有两粒冰晶！指甲盖大小。灰褐色的沉积物中，洁白晶莹的冰粒格外显眼！那是水合物吗？那是我们广海人苦苦探寻多年的水合物吗？我怔住了。

　　正在我发愣间，船上的“黑美人”（来自外国的一位分析测试技术人员，身材标致，长相靓丽，我们私下称她黑美人）用镊子将它们捡出来，装进一个注射器里拿走了。

　　那两粒冰晶拿哪里去了？是放在液氮罐里了吗？我当时不得而知。后来才知道，是被“黑美人”拿去做分析测试了。

　　晚上我向领导汇报了此事，说是取到了疑似水合物的冰晶，领导含蓄的批评了我：为何不强烈要求对方放进液氮罐？蚂蚱腿也是肉，小块的水合物也是可视水合物啊。

　　外方技术人员经验丰富，根据前面的测井数据，自信能取到水合物，因此根本没有把那两粒冰晶放在眼里。

　　随后，水合物钻探终于大丰收，块状、脉状、瘤状等水合物实物样品相继被钻获，并在现场被点燃。

　　近几年，我们的调查技术也得到了长足的发展，使用自己的取样器获取了水合物实物样品，并被多次成功点燃。

　　质疑声烟消云散。

（作者程思海系中国地质调查局广州海洋地质调查局实验测试所化学室副主任、高级工程师，主要从事海洋地质样品分析测试工作。）