可燃冰怎么形成的如何鉴别可燃冰
可燃冰怎么形成的如何鉴别可燃冰
可燃冰由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质，其形成的过程大致是怎样的，以下是学习啦小编为大家整理可燃冰怎么形成的答案，希望对你有帮助!
可燃冰的形成
海洋生成
有两种不同种类的海洋存量。最常见的绝大多数(> 99%)都是甲烷包覆于结构一型的包合物，而且一般都在沉淀物的深处才能发现。在此结构下，甲烷中的碳同位素较轻(δ13C < -60‰)，因此指出其是微生物由CO2的氧化还原作用而来。这些位于深处矿床的包合物，一般认为应该是从微生物产生的甲烷环境中原处形成，因为这些包合物与四周溶解的甲烷其δ13C值是相似的。
这些矿床坐落于中深度范围的区域内，大约300-500m厚的沉积物中(称作气水化合物稳定带(GasHydrate Stability Zone)或 GHSZ)，且该处共存著溶于孔隙水的甲烷。在这区域之下，甲烷只会以溶解型态存在，并随着沉积物表层的距离而浓度逐渐递减。而在这之上，甲烷是气态的。在大西洋大陆脊的布雷克海脊，GHSZ在190m的深度开始延伸至450m处，并于该点达到气态的相平衡。测量结果指出，甲烷在GHSZ的体积占了0-9% ，而在气态区域占了大约12%的体积。
在接近沉积物表层所发现较少见的第二种结构中，某些样本有较高比例的碳氢化合物长链(<99% 甲烷)包含于结构二型的包合物中。其甲烷的碳同位素较重(δ13C 为 -29 至 -57 ‰)，据推断是由沉积物深处的有机物质，经热分解后形成甲烷而往上迁移而成。此种类型的矿床在墨西哥湾和里海等海域出现。
某些矿床具有介于微生物生成和热生成类型的特性，因此预估会出现两种混合的型态。
气水化合物的甲烷主要由缺氧环境下有机物质的细菌分解。在沉积物最上方几厘米的有机物质会先被好氧细菌所分解，产生CO2，并从沉积物中释放进水团中。在此区域的好氧细菌活动中，硫酸盐会被转变成硫化物。若沉淀率很低(<1厘米/千年)、有机碳成分很低(<1%)，且含氧量充足时，好氧细菌会耗光所有沉积物中的有机物质。但该处的沉淀率和有机碳成分都很高，沉积物中的孔隙水仅在几厘米深的地方是缺氧态的，而甲烷会经由厌氧细菌产生。此类甲烷的生成是更为复杂的程序，需要各个种类的细菌活动、一个还原环境(Eh -350 to -450 mV)，且环境pH 值需介于6至8之间。在某些海域(例如墨西哥湾)包合物中的甲烷至少会有部份是由有机物质的热分解所产生，但大多是从石油分解而成。包合物中的甲烷一般会具有细菌性的同位素特征，以及很高的 δ13C 值(-40 to -100‰)，平均大约是-65‰。在固态包合物地带的下方处，沉积物里的大量甲烷可能以气泡的方式释放出来。
在给定的地点内判定该处是否含有包合物，大多可以透过观测“海底仿拟反射”(BottomSimulatingReflector，或称BSR)分布，以震测反射(seismicreflection)的方式来扫描洋底沉积物与包合物稳定带之间的接口处，因而可观测出一般沉积物和那些蕴藏包合物沉积物之间的密度差异。
海洋生成的甲烷包合物，蕴藏量鲜为人知。自从1960至1970年代，包合物首次发现可能存在海洋中的那段时期，其预估的蕴藏量就每十年以数量级的概估速度递减。曾经预估过的蕴藏量(高达3×1018m³)是建构在假设包合物非常稠密地散布在整片深海海床上。然而，随着我们对包合物化学和沉积学等知识进一步的了解，发现水合物只会在某个狭窄范围内(大陆棚)的深度下形成，以及某些地点的深度范围内才会存在(10-30%部分的 GHSZ 区)，而且通常是在低浓度(体积的0.9-1.5%)的地点。最新的估计强制采用直接取样的方式，指出全球含量介于 1×1015 和 5×1015 m³ 之间。这个预估结果，对应出大约500至2500个十亿吨单位的碳 (Gt C)，比预估所有矿物燃料的5000GtC数量还少，但整体上却超过所预估其他天然气来源的约230Gt C。在北极圈的永冻地带，其储藏量预估可达约400Gt C，但在南极区域并未估出可能的蕴藏量。这些是很大的数字。相较于大气中的总碳数也才大约700个Gt C。
这些近代的估计结果，与当初人们以为包合物为矿物燃料来源时(MacDonald 1990,Kvenvolden 1998)所提出的10,000to11,000 Gt C (2×1016 m³)，数量上明显的要少。包合物藏量的缩减，并未使其失去经济价值，但缩减的整体含量和多数产地明显过低的采集密度，的确指出仅限某些地区的包合物矿床才能提供经济上的实质价值。
大陆生成
在大陆岩石内的甲烷包合物会受限在深度800m以上的砂岩或粉沙岩岩床中。采样结果指出，这些包合物以热力或微生物分解气体的混合方式形成，其中较重的碳氢化合物之后才会选择性地被分解。这类的型态存在于阿拉斯加和西伯利亚。
储量比地球上石油的总储量还大几百倍。这些可然冰都蕴藏在全球各地的450米深的海床上，表面看起来，很象干冰，实际却能燃烧。在美东南沿海水下2700平方米面积的水化物中，含有足够供应美国70多年的可燃冰。其储量预计是常规储量的2.6倍，如果全部开发利用，可使用100年左右。中国地质大学(武汉)和中南石油局第五物探大队在藏北高原羌塘盆地开展的大规模地球物理勘探成果表明：继塔里木盆地后，西藏地区很有可能成为中国21世纪第二个石油资源战略接替区。
可燃冰的制备方法
天然气水合物又称可燃冰，具有非常高的使用价值，1m3可燃冰等于164m3的常规天然气藏。据保守估算，世界上天然气水合物所含的有机碳的总资源量，相当于全球已知煤、石油和天然气总量的2倍。特别是天然气水合物的主要成分是甲烷，燃烧后几乎没有污染，是一种绿色的新型能源。从其储量之大、分布范围之广和应用前景之好来看，它是石油、天然气、煤等传统能源之后最佳的接替能源。可燃冰点燃了人类21世纪能源利用的希望之光。
天然气水合物是水和天然气(主要成份为甲烷)在中高压和低温条件下混合时产生的晶体物质。外貌极似冰雪，点火即可燃烧，故又称之为“可燃冰”或者“气冰”、“固体瓦斯”。它在自然界分布非常广泛，海底以下0~1500m深的大陆架或北极等地的永久冻土带都有可能存在，世界上有79个国家和地区都发现了天然气水合物气藏。据第28界国际地质大会提供的资料显示，海底有大量的在然气水合物，可满足人类1000年的能源需要
世界上至今还没有完美的开采方案。科学家们认为，这种矿藏哪怕受到最小的破坏，甚至是自然的破坏，就足以导致甲烷气的大量散失。“可燃冰”中甲烷的总量大致是大气中甲烷数量的3000倍。作为短期温室气体，甲烷比二氧化碳所产生的温室效应要大得多，它所产生的后果将是不堪设想的。同时，陆缘海边的“可燃冰”开采起来也十分困难，一旦出了井喷事故，就会造成海水汽化，发生海啸船翻。“可燃冰”的开采方法主要有热激化法、减压法和置换法三种。开采的最大难点是保证井底稳定，使甲烷气不泄漏、不引发温室效应。
开采方案主要有三种。第一是热激化法。利用“可燃冰”在加温时分解的特性，使其由固态分解出甲烷蒸汽。但此方法难处在于不好收集。海底的多孔介质不是集中为“一片”，也不是一大块岩石，而是较为均匀地遍布着。如何布设管道并高效收集是急于解决的问题。
方案二是减压法。有科学家提出将核废料埋入地底，利用核辐射效应使其分解。但它们都面临着和热解法同样布设管道并高效收集的问题。
方案三是“置换法”。研究证实，将CO2液化，注入1500米以下的洋面，就会生成二氧化碳水合物，它的比重比海水大，于是就会沉入海底。如果将CO2注射入海底的甲烷水合物储层，因CO2较之甲烷易于形成水合物，因而就可能将甲烷水合物中的甲烷分子“挤走”，从而将其置换出来。
可燃冰的鉴别方法
天然气水合物可以通过底质沉积物取样、钻探取样和深潜考察等方式直接识别，也可以通过拟海底反射层(BSR)、速度和震幅异常结构、地球化学异常、多波速测深与海底电视摄像等方式间接识别。下面介绍一些间接标志。
地震标志
海洋天然气水合物存在的主要地震标志有拟海底反射层(BSR)、振幅变形(空白反射)、速度倒置、速度-振幅异常结构(VAMP)。大规模的甲烷水合物聚集可以通过高电阻率(>100欧米)声波速度、低体积密度等号数进行直接判读。
BSR是地震剖面上的一个平行或基本平行于海底、可切过一切层面或断层的反射界面，天然气水合物稳定带之下还常圈闭着大量的游离甲烷气体，从而导致在地震反射剖面上产生BSR。现已证实，BSR代表的是气体水合物稳定带的基底，其上为固态的水合物层段，声波速率高，其下为游离气或仅孔隙水充填的沉积物，声波速率低，因而在地震剖面上形成强的负阻抗反射界面。因此，BSR是由于低渗透率的水合物层与其下大量游离天然气及饱和水沉积物之间在声阻抗(或声波传播速度)上存在较大差别引起的。因为水合物层的底界面主要受所在海域的地温梯度控制，往往位于海底以下一定的深度，因此BSR基本平行于海底，被称为“拟海底反射层”。BSR除被用来识别天然气水合物的存在和编制水合物分布图外，还被用来判明天然气水合物层的顶底界和产状，计算水合物层深度、厚度和体积。
然而，并不是所有的水合物都存在BSR。在平缓的海底，即使有天然气水合物，也不易识别出BSR。BSR常常出现在斜坡或地形起伏的海域。另外，也并不是所有的BSR都对应有天然气水合物。在极少数情况下，其它因素也可能导致BSR.还应注意的是，尽管绝大部分水合物层都位于BSR之上，但并不是所有的水合物层都位于BSR之上，这已被深海钻探证明。因此，BSR不能被作为天然气水合物的唯一标志，应结合其它方法综合判断。近几年，分析和研究地震的速度结构成为该学科领域的前沿。水合物层是高速层，其下饱气或饱水层是低速层。在速度曲线上，BSR界面处的速度会出现突然降低，表现出明显的速度异常结构。此外，分析振幅结构也可识别天然气水合物。相比而言，水合物层是刚性层，其下饱气或饱水层是塑性层，在振幅曲线上，BSR界面处的振幅会出现突然减小，表现出明显的振幅异常结构。这些方法对海底平缓的海域来说，尤其显的重要。
地球化学标志
浅层沉积物和底层海水的甲烷浓度异常高、浅层沉积物孔隙水Cl-含量(或矿化度)和δ18O异常高、出现富含重氧的菱铁矿等，均可作为天然气水合物的地球化学标志。
海底地形地貌标志
在海洋环境中，水合物富集区烃类气体的渗逸可在海底形成特殊环境和特殊的微地形地貌。天然气水合物的地貌标志主要有泄气窗、甲烷气苗、泥火山、麻点状地形、碳酸盐壳、化学合成生物群等。在最近几年德国基尔大学 Geomar研究所通过海底观测，在美国俄勒冈州西部大陆边缘Cascadia水合物海台就发现了许多不连续分布、大小在5cm2左右的水合物泄气窗，泄气窗中甲烷气苗一股一股地渗出，渗气速度为每分钟5公升。在该渗气流的周围有微生物、蛤和碳酸盐壳。
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2.空气是怎样形成的
5.大海是怎么形成的