大家见过没？一个人用手捧一块像“冰”那样的东西，用火一点，它就熊熊燃烧起来，上面是红色的火焰，下面滴着水。这就是人们称为“可燃冰”的东西。上面燃烧的是常见的可燃气体——甲烷。“可燃冰”就是“甲烷水合物”，一种由水与甲烷形成的晶体，它的真正名称是“天然气水合物”。人们日常使用的天然气、沼气的主要成分就是甲烷。甲烷是一种极易燃烧的气体，而且燃烧后几乎不产生任何残渣或废弃物。甲烷的分子结构十分简单，1个碳原子和4个氢原子，这是一种最简单的碳氢化合物。

然而，“可燃冰”的神奇在于它结构特殊，不是简单地将水与甲烷放在一起，而是由一种特殊的结构将它们组合在一起。它不是粒子，也不是分子，而是分子的结合体。“可燃冰”晶体的形状像一只灯笼，四周由水分子搭成灯笼的外罩，每个单元小室由46个水分子构成两个较小的十二面体和6个较大的十四面体，在这些立方体结构中蕴含着甲烷的分子。

到目前为止，已经发现的“可燃冰”结构有三种：I型结构、II型结构和H型结构。I型结构为立方晶体结构，仅能容纳甲烷、乙烷这样的小分子烃类以及氮、二氧化碳、硫化氢等非烃类分子；Ⅱ型结构为菱型晶体结构，它的“笼子”较大，可以容纳丙烷、异丁烷等烃类；H型结构为六方晶体结构，它的“笼子”更大，可以容纳直径超过异丁烷的分子。

正是这种奇特的结构，使它可以储藏大量的天然气。在常温常压下，一体积的饱和甲烷水合物将包含体积的甲烷气体。据研究测试，1立方米纯净的固体“可燃冰”能释放出立方米的甲烷气体和0.8立方米淡水。

“可燃冰”还有一个特点，它的温度很低，大概在0~10℃。在几百米、上千米深的海底，由于海水的压力，即使温度达到10℃，“可燃冰”依然不会融化。但是，一旦它从海底取出，由于没有了压力，它就会像冰一样融化掉，出现一个个气泡。这气泡就是从里面跑出来的甲烷，用火一点就能燃烧。

由于它的外观酷似雪白的冰雪，而且可以燃烧，人们就将其形象地称为“可燃冰”。但是，也不是所有的“可燃冰”都是雪白色的，也有呈灰黑色的，像泥巴一样。从南海取得的“可燃冰”就像是一块冒气泡的泥巴，“泥巴”大概在五六厘米之间，其中是薄雾状的、肉眼看不到的“可燃冰”，由很细小的、斑点状的小颗粒组成，里面甲烷的含量高达99.7%、99.8%，甚至99.9%。

其实，科学家对气水合物的研究已有多年的历史，最早可以追溯到年，科学家在实验室中成功地合成了二氧化硫的气水合物。年，英国著名的化学家戴维在发现了氯元素以后，为了研究氯的性质，在伦敦皇家研究院的实验室中，把氯气通入水中，在摄氏零度以上出现了“冰块”状的氯气水合物。戴维在第二年所写的书中最先使用了“气水合物”这一新名词。

在以后的多年里，科学家只是通过实验室来认识气水合物。年，法拉第在实验室合成氯的气水合物，并对氯气水合物的性质作了较系统的描述。其后，人们又陆续在实验室合成了溴、二氧化硫、二氧化碳、硫化氢等气体的气水合物。年，罗塞包姆提出了天然气水合物形成的相关理论。年，科学家维拉德在实验室中合成了甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷等“冰块”样物质。但当时，人们并不知道它有无实际应用意义。这一时期，人们对气水合物的研究仅仅停留在实验室里。

年，苏联为了向欧洲国家输送天然气，开始铺设巨型的天然气管道。但是，在管道输送天然气的过程中，经常会发生莫名其妙的堵塞。后来，工人们将管道剖开，才发现管道被一种外观酷似冰雪样的物质堵塞住了。这种酷似冰雪状的物质能够强烈地燃烧。那么，这些物质又是从哪里来的呢？化学家对这些冰块进行分析，得知这是甲烷等气体被关在冰晶体中形成的。原来，它就是天然气水合物，也就是今天称做“可然冰”的东西，是在天然气输送过程中产生的。当时，人们对它的认识只是停留在它给天然气输送添了不少麻烦。年，美国科学家汉默施密特发表了关于天然气水合物造成输气管道堵塞的有关论文，人们为此专门研究和发明了阻止它生成的阻化剂，希望在输送天然气的管道中，天然气水合物生成得越少越好，还没有认识到它可以被人们所利用，作为一种新能源来替代传统的煤、油等矿物燃料。

此前，不论是在实验室里还是在输气管道里，这种“可燃冰”都是在人为环境中产生的。那么，在自然环境中是否也有天然的“可燃冰”存在呢？年，苏联科学家最先提出在永久冻土带有可能存在“可燃冰”的猜想。果真，年，在西伯利亚北部的麦索雅哈气田发现了“可燃冰”，是人类第一次发现这种以矿藏形式存在的“可燃冰”。年，麦索雅哈气田投入开发，采气长达14年，总采气50.17亿立方米（约为该气田总产气量的36%）。

年，美国实施了“可燃冰”的调查计划。年，美国科学家在地震研究中证实，在海底米处也会有“可燃冰”。20世纪70年代，美国地质工作者在海洋钻探时，发现了一种看上去像普通干冰的东西，当它被从海底捞上来后，很快就成了冒气泡的泥水，这些气泡用火一点就着，原来它们就是甲烷。这是人们第一次从海底捞起“可燃冰”的实物样品。

年夏天，德国科学家搭乘一艘海洋考察船对北太平洋水域进行考察，以寻找这种神奇的“可燃冰”，结果水下摄像机在米深的海底拍摄到它晶莹的亮光，科学家迅速从海底取出了样品。为了证实它是充满甲烷的“可燃冰”，一位科学家取下一小块，用火柴点燃，它开始燃烧，发出魔幻般淡红色的火焰，直至最后变成了一滩水。

迄今为止，世界上至少有30多个国家和地区进行“可燃冰”的研究与调查勘探。

中国的寻“冰”之路起步较晚。

年，中国的科技人员开始对“可燃冰”进行前期研究。年10月，广州海洋地质调查局向国土资源部提交了“海洋国土资源大调查项目建议书”，提出开展“可燃冰”的调查。当时，许多人还不相信中国会有“可燃冰”。年开始，广州海洋地质调查局首次开展以“可燃冰”为目的的高分辨率地震调查。—1年，广州海洋地质调查局进行了南海北部“可燃冰”资源前期的调查工作，首次在我国海域发现“可燃冰”存在的证据——似海底反射。同时，我国还启动了“可燃冰”的海上勘查，经过多个航次的调查，发现在西沙海槽、东沙陆坡、台湾西南陆坡、南沙海槽、冲绳海槽等可能存在着大量的“可燃冰”，仅南海北部估计的“可燃冰”储量，就相当于我国陆上石油总量的50%左右。在“十五”期间的“计划”中，专门设立了“可燃冰”探测技术课题。在“十一五”期间的“计划”中，又列入了“可燃冰”勘探开发关键技术课题。

2年，国家设立“我国海域天然气水合物资源调查与评价”国家专项，要求在我国南海北部、西部及南部陆坡区和东海冲绳海槽西部全面开展天然气水合物调查与评价，并特别强调，圈定2~3块勘探远景区，选准前景良好的若干突破区，实施钻探，取得战略性突破，为进一步勘探开发这一新能源提供后备基地。

3年12月底，广州海洋地质调查局首次在南海北部海域，利用海底摄像技术在米深海底发现了灰白色团块状的沉积物，分析认为，这种灰白色团块状物是深部地层中的“可燃冰”分解后，甲烷气体沿海底断裂喷溢出后形成的。这一发现证实，中国南海北部海域有“可燃冰”。

4年6月，中国与德国合作开展调查南海北部陆坡天然气水合物。中德两国28位科学家乘坐德国的“太阳号”科考船驶入南海。当时从海底捞取了一个疑似样品，但取出后就融化掉了，里面的气体多数是甲烷，虽然非常好，但还是没能取到实物样品，十分遗憾。虽然这次合作考察没有如愿获取到“可燃冰”的样品，但是，这次考察不仅为在南海圈定出“可燃冰”钻探区域，为最终直接找到“可然冰”奠定了基础，而且还为获取“可燃冰”实物样品找到了新的方法。因为南海的“可燃冰”特别丰富，一下子又跑不出海面，就跟海水发生反应，形成了碳酸盐介壳，这个介壳厚达50厘米到2米，所以无法用传统的重力采样器来采样。只有改用钻探的办法才能获得成功。

5年，为了取得第一手的数据，又进行了多次海上勘探，证实我国海域存在“可燃冰”，南海北部陆坡具有良好的“可燃冰”资源远景，并初步圈定了南海北部陆坡的“可燃冰”重点区域。

7年3月30日，广州海洋地质调查局的“海洋4号”科学考察船载着来自9个国家的中外科学家和工程技术人员启航，赴我国南海北部海域考察“可燃冰”，正式启动南海北部陆坡海域“可然冰”的钻探工作。“海洋4号”船是目前国内调查手段较多、设备较齐全的海洋地质地球物理综合调查船。4月21日，到达南海北部海域圈定的两个重要目标区，确定了八个钻探井位。

5月1日凌晨，钻探船在南海北部神狐海域的一号钻探站位获取了可燃冰的样品，钻探获取海底多段沉积物岩芯，样品取自海底以下米至米，水深约米。其沉积层厚18米，甲烷含量99.7%。科学家在现场对岩芯进行X射线影像、红外扫描和数十项测试分析，确认多个层段含有分散浸染状和薄层状“可燃冰”。考察人员在现场迅速剖开岩芯，因释压和升温的影响，样品大部分迅速分解气化，但在样品新鲜切面仍清晰地保留着细小斑点状“可燃冰”的白色晶体。将取上来的保压岩芯样品放入水中，涌出了大量气泡，用火可将它直接点燃，火苗呈蓝色，非常旺。在船上的科学家，看到这一现象十分兴奋。第一次钻探就取得了成功。

5月15日，在第4个站位再次成功获得了“可燃冰”的实物样品，“可燃冰”沉积层厚度达34米，气体中甲烷含量高达99.8%。无论是矿层厚度、水合物丰度，还是甲烷纯度，都远远超出世界上其他地区类似分散浸染状的“可燃冰”。

我国这次南海北部成功钻获“可燃冰”，被业界公认为继美国、日本、印度之后，第四个通过国家级科研计划采到“可燃冰”实物样品的国家。同时，作为首次获取高纯度“可燃冰”实物样品的国家，我国的“可燃冰”研究同样取得了历史性突破。此举表明我国南海北部海域里含有巨大的“可燃冰”资源，作为一种优质的石油替代性资源，“可燃冰”的发现为我国能源界展示了一个美好的前景。

“可燃冰”在自然界中分布非常广泛，海底以下0~米深的大陆架、北极等永久冻土带都有可能存在。世界上已有79个国家和地区发现“可燃冰”。据科学家估计，海底“可燃冰”分布的范围约占海洋总面积的10%，相当于万平方千米，是迄今为止海底最具价值的矿产资源。海底的“可燃冰”将可满足人类0年的能源需要。在我国，“可燃冰”分布也十分广泛，我国南海、东海、黄海等近万平方千米的广大海域以及青藏高原的冻土层，都有可能存在。仅我国南海、东海等海域的“可燃冰”资源就相当于我国陆地石油、天然气资源的一半。

但是，“可燃冰”的开采目前面临着三大障碍。

第一，开采难度高，生产成本昂贵。

目前，“可燃冰”的开采方法主要有热激化法、减压法和注入剂法三种。从各国进行的试验性开采来看，这些方法要么技术复杂，成本高昂，要么推广价值不大，不适合大规模作业。日本、美国和德国的几家公司和科研机构曾在加拿大西北部海域进行了一次联合开采试验，这次开采试验基本上获得成功。他们打了一口深1米的钻井，一直通到“可燃冰”层，通过向井中注入温水，使“可燃冰”中的甲烷溶解在温水中，然后把温水抽到地面，进行分离，从而获得甲烷。这种方法虽然可以获得甲烷，但明显的缺点是要使用大量加热的温水，同时，甲烷在水中的溶解度很小，所以要大规模开采“可燃冰”，这种方法是不现实的。再加上在开采过程中，甲烷要进行两次分离，很容易造成甲烷的泄漏，对环境产生破坏。

此外，“可燃冰”尽管储量非常大，但是分布不是很集中，散布在大量的固体物质中。例如，美国海岸比较有希望的“可燃冰”的富集程度只有1份甲烷比160份固态物质，也就是说，从160克的固态物质中只能开采出1克天然气，开采成本之高是难以想象的。除非找到开采“可燃冰”的经济方法，否则“可燃冰”的利用还只是停留在口头上。

第二，“可燃冰”可能给人类带来的严重的环境灾难。

“可燃冰”的主要成分是甲烷，甲烷是一种优良的可燃性气体，同时又是一种温室气体，如果大量泄漏在大气中，产生的温室效应比二氧化碳要大10~20倍。“可燃冰”中，甲烷的总量大致是大气中甲烷数量的倍。“可燃冰”非常不稳定，在常温、常压下极易分解。它们一旦被从海底带至海面，就会气化，最后变成一滩水。因此，“可燃冰”矿藏哪怕受到最小的破坏，甚至是自然的破坏，都足以导致甲烷的大量散失。而它一旦进入大气，会增加温室效应，使地球很快升温，对环境的破坏是灾难性的。

第三，存在引发地质灾害的可能。

“可燃冰”最终要通过钻探来开采，其难度比常规海上油气钻探要大得多，一方面是水太深，另一方面由于“可燃冰”遇减压会迅速分解，极易造成井喷。一旦出现井喷事故，就会造成海水气化，发生海啸，造成船舶翻船，或者形成许多高度集中的易燃气泡，给过往的船舶造成危险，甚至也会给低空飞行的飞机带来厄运。更为严重的是，“可燃冰”在开采过程中，会造成海床的不稳定，诱发海底滑坡等地质灾害。

有学者还认为，位于佛罗里达、百慕大群岛和波多黎各之间的百慕大三角区海域，发生过许多船只和飞机神秘失踪事件，即所谓“百慕大之谜”，有可能与“可燃冰”气藏有关。

因此，“可燃冰”的开采利用面临着严峻的挑战，还需要我们深入细致的研究，才能合理的、科学的开发和利用，“可燃冰”才会真正的为人类造福。