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甲烷水合物的甲烷分子和水分子的結(jié)合并不依靠化學(xué)的鍵結(jié)，純粹是氣體分子被包裹在水分子的籠狀架構(gòu)空隙中，與一般化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的水合物性質(zhì)并不相同。有的學(xué)者認(rèn)為應(yīng)稱其為「甲烷氣水包合物」，以有別於一般以化學(xué)鍵方式結(jié)合的水合物。另外，大自然中與水分子結(jié)成籠狀包合物的氣體分子并不限於甲烷，乙烷、丙烷等烷氫類氣體，甚至二氧化碳、氮?dú)獾瘸Ｒ姎怏w，在適當(dāng)?shù)母邏旱蜏貤l件下，均會與水分子結(jié)合成氣水包合物。由於自然界中的天然氣水合物其氣體成份以甲烷為主（超過90%），因此常把氣水包合物稱為「甲烷水合物」。

甲烷水合物需要在高壓（50個大氣壓以上）及低溫（7℃以下）的環(huán)境下由足夠量的氣體分子與水分子結(jié)合而形成。因此適當(dāng)?shù)臏囟扰c壓力，以及有大量甲烷氣體的存在，即成為甲烷水合物形成的必要條件。雖然甲烷水合物像冰塊，但并不需要在冰點(diǎn)以下才會形成。當(dāng)甲烷的濃度足夠高時，可以促成水的固化。在自然界中，甲烷水合物在南、北兩極地區(qū)的永凍層以及-斜坡一帶的海床下面均有相當(dāng)廣泛的分布。從地下溫度、壓力的變化與甲烷水合物相界面曲線的關(guān)系來看，甲烷水合物可以在約200公尺到1080公尺深度的地層中形成（因淺於200公尺，壓力不足；深過1080公尺，溫度太高）。在-斜坡處的溫、壓環(huán)境，在水下約400公尺深的海水中，甲烷水合物就有形成的溫壓條件，只是一般海水中甲烷含量太稀薄，所以在海水中未見甲烷水合物的存在。科學(xué)家利用遙控的深潛研究小艇在深海中釋放甲烷氣體，即成功的觀察到甲烷水合物在海水中生成的景象。在-邊緣水深超過400公尺的海底，只要其下地層中藏有大量的天然氣，甲烷水合物就可能在海底到海底以下300多公尺的沉積層中出現(xiàn)。超過海床以下300多公尺深度的地層中，由於地溫的升高，甲烷水合物則又解離成甲烷氣與水的狀態(tài)了。 1960年代中期，-科學(xué)家才在北極地區(qū)的地層中首度觀察到天然形成的甲烷水合物。1970年-始，在-邊緣的海床之下陸續(xù)發(fā)現(xiàn)廣布的甲烷水合物，隨著詳細(xì)的地球物理調(diào)查，海床巖心標(biāo)本采樣的分析，以及海洋鉆探計畫（Ocean Drilling Program, ODP）的實地鉆井研究，對於埋藏在極區(qū)永凍層以及-邊緣海床之下的甲烷水合物的性質(zhì)與蘊(yùn)藏量有了較清楚的認(rèn)識。1990年代，推估全球甲烷水合物中甲烷的含量大約有2萬兆立方公尺，所能提供的有機(jī)碳能量是全球已知所有石油、天然氣等化石燃料總量的兩倍。

從溫室效應(yīng)的觀點(diǎn)來看，甲烷氣體和同量的二氧化碳?xì)怏w比較起來，其增溫效率更大了20倍?，F(xiàn)在有這麼多的甲烷以水合物的形態(tài)貯存在地表之下，只要一小部份甲烷水合物受到擾動而解離，釋出的大量甲烷如果進(jìn)入大氣中，可能對全球氣候造成極大的影響。除了對全球氣候可能有影響之外，海床下蘊(yùn)藏的甲烷水合物也有造成地質(zhì)災(zāi)變的危險。甲烷水合物大多分布在-斜坡處，海床坡度本來就比較陡，海底沉積物中的甲烷水合物固然能增加沉積物的固結(jié)，但一旦因環(huán)境溫壓改變而解離，則反而形成地層的弱帶，導(dǎo)致海底崩移。大規(guī)模的海底崩移不僅造成該處人為設(shè)施（如鉆井臺、海底電纜等）的毀損，更有可能形成海嘯，危害到沿海地區(qū)。

1990年代初期，在-西南海域進(jìn)行海洋研究調(diào)查，從收集來的震測資料剖面中觀察到許多甲烷水合物存在的證據(jù)。後續(xù)的研究分析顯示甲烷水合物在-西南海域中，從700-3,000公尺深的海床下廣泛分布，因而也被納入世界上主要的甲烷水合物分布地區(qū)之一。若能成功的開發(fā)蘊(yùn)藏在-西南海域海床之下的大量甲烷水合物，將有助於解決能源短缺的問題。

中文關(guān)鍵字：海洋鉆探計畫 , 溫室效應(yīng) , 能源

英文關(guān)鍵字Ocean Drilling Program , green-ouse effect , energy resource

參考資料

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