两岸携手，共绘可燃冰发展蓝图

    近年来，全球能源供需的矛盾越来越突出，化石能源耗竭速率不断加快，以及应对全球气候变化的低碳经济需求，寻找、研究、勘查、开发低碳、清洁、可替代的新能源成为世界各国追求的目标。天然气水合物（又称“可燃冰”）作为一种低碳、清洁的潜在可替代能源，引起各国科学家的高度重视。海峡两岸专家学者应该携手共同进行可燃冰的勘探、开发和利用研究。10月28日~29日，在青岛举行的海峡两岸天然气水合物学术交流会上，来自国土资源部、中国地质调查局、中国地质科学院，中国地质大学、台湾大学、成功大学等160余位专家学者发出呼吁。

     20年来，我国可燃冰研究获得多方关注和持续支持

    19世纪30年代初，人们开始注意到天然气输气管线中形成的可燃冰。19世纪60年代中期，前苏联首先在冻土带发现了可燃冰。1968年开始，以美国为首的深海钻探计划和后来的大洋钻探计划以及深水海底取样技术的提高，加快了对可燃冰的研究。

    从全球来说，可燃冰分布广，储量大，被认为是21世纪最有潜力的新型接替能源。近年来世界许多国家投入大量的资金和人力开展相关研究。

    在我国，自上世纪90年代以来，以中国地质调查局为首的一大批科研院所、单位开始开展可燃冰的调查研究工作。“因为工作关系，我和可燃冰已有20年的渊源。”谈起可燃冰，国务院参事、国土资源部总工程师张洪涛异常兴奋。

    他在《大陆天然气水合物研究和勘查》的主题报告中介绍，上世纪90年代初，原地矿部地质情报研究所、中国地质科学院、中国科学院以及一些大专院校就开展了可燃冰信息搜集、前期研究及合成试验。1996年，原地矿部首次设立《西太平洋天然气水合物找矿前景与方法调研》、《中国海域天然气水合物勘测研究》等项目，由地科院资源所、地质矿产信息研究院、广州海洋地质调查局等单位承担，对可燃冰在世界各大洋中的形成、分布及其在地灾和全球气候变化等方面的影响进行了初步研究，并得出“中国近海海域具有可燃冰的成藏条件，陆域冻土带也具备寻找可燃冰的可能，资源远景相当乐观”的结论。

    1998年，国土资源部成立，次年启动新一轮国土资源大调查，可燃冰的勘查研究首次列入了国家计划。《南海北部陆坡可燃冰资源调查与评价》项目还得到了国家科技部“863”计划的支持。中国地质科学院、广州海洋地质调查局、中科院地质与地球物理研究所等单位先后开展了海底可燃冰资源探查的关键技术研究。

    1999~2000年，国土资源部在新一轮国土资源大调查中安排了专项经费，连续两年在南海进行了可燃冰资源调查，完成多道地震测量1523.49公里、海底多波束地形测量703.5公里以及海底表层地质采样15个，首次发现了可燃冰存在的重要地球物理标志，初步确认了我国海域可燃冰的存在。

    为确认和查明我国海域和专属经济区的可燃冰分布区域和资源量，2002年，国家批准设立了“我国海域天然气水合物资源勘测与评价”专项。“十一五”期间，“863”计划海洋技术领域又设立了“天然气水合物勘探开发关键技术”重大项目，可燃冰的探索研究被列为能源领域重点研究方向。

    我国是世界上第三冻土大国，冻土区215万平方公里，占国土面积的22.4%。自2002年开始，中国地质调查局先后设立了8个地质调查项目，对我国陆域永久冻土带展开可燃冰资源远景调查，包括青藏高原多年冻土区的可燃冰地球化学勘查预研究，青藏铁路沿线可燃冰遥感识别标志研究，陆地永久冻土可燃冰钻探技术研究，青藏高原冻土带可燃冰调查评价等。2003年始，国家自然科学基金委也先后设立项目对可燃冰的分解动力学、形成机理及抑制机制等展开基础研究，并对青藏高原多年冻土区可燃冰的形成条件进行了探讨。

    中科院院士汪集旸表示，他是可燃冰的忠实“粉丝”，铁杆支持这一领域的研究已经有20多年。他回忆了自己最初接触可燃冰的情形。“那是1996年的一次会议上，著名矿床学家、中科院院士涂光炽的一番讲话触动了我。高瞻远瞩的涂先生强调当时要注意两件事情，一是纳米技术在矿床中的运用，需要关注成矿物质在纳米级怎么富集；二是可燃冰作为非常重要的新型能源需要给予密切关注。自此，我看了许多相关翻译材料，开始关注可燃冰领域的所有事情，并于1996年左右给科技部打报告，在多个场合呼吁加大这一领域的研究支持力度。”

    大陆地区在海域、陆域和实验室模拟研究相继获得进展，台湾地区也取得丰硕的成果

    通过近20年的不懈努力、共同攻关，近年来，我国的可燃冰调查与研究工作取得一系列令人瞩目的成就。

    2004年，由中国地质调查局主持的中国海域调查工作正式启动。整个调查启用6艘调查船实施了18个航次，建立了以可燃冰成矿地质条件、地球物理特征、地球化学特征和矿区规模四个基本要素构成的“综合评价体系”，对可燃冰富集区进行定量评价和优选，圈定了目标靶区。调查研究显示，南海北部陆坡可燃冰预测远景资源量十分乐观，有望超过上百亿吨油当量。

    2007年4月21日至6月12日，中国地质调查局在南海首次实施可燃冰钻探工程。初战告捷。中国地质调查局张海啟博士作为首席科学家对那一刻印象颇深。“2007年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成功获取了可燃冰的样品。这使我国成为继美国、日本、印度之后，第四个通过国家级研发计划采到可燃冰实物样品的国家。”张海啟说。

    更令张海啟欣喜的是，“和世界上已经发现的可燃冰相比，我国此次发现的可燃冰纯度很高，燃烧后几乎没有任何污染，质和量都十分优越。钻探8个站位，3个获取实物样品，区域分布面积约为15平方公里，沉积层厚度达18~34米，甲烷含量99.7%，饱和度20%~40%，最高48%，是世界上首次发现均匀分布的I型水合物，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水合物，实现了我国可燃冰资源调查的战略突破。”

    同时，陆域可燃冰研究也获得进展。科研人员调查研究发现，我国冻土区具备良好的可燃冰形成条件和找矿前景，其中羌塘盆地是Ⅰ级找矿远景区，祁连山木里地区、漠河盆地和风火山—乌丽地区为Ⅱ级别找矿远景区。

    2009年，中国地质科学院矿产资源研究所研究员祝有海研究团队在青海省天峻县木里镇发现并成功钻获了可燃冰样品。这是我国冻土区首次发现可燃冰，也是世界上第一次在中纬度高原冻土区首次发现可燃冰，不仅具有重要的科学、经济和环境意义，也为我国可燃冰勘查、生产试验提供了试验基地。

    祝有海团队随后的研究发现，木里镇的可燃冰矿层厚度较大，具有埋深浅、冻土层薄、Ⅱ型水合物等明显特征，是一种新类型水合物。研究还发现祁连山可燃冰的饱和度高，气体较纯，易开发，开发利用前景巨大。

    我国台湾地区的可燃冰专家学者也进行了卓有成效的工作，取得丰硕的研究成果，积累了丰富的经验。

    台湾大学海洋研究所刘家瑄与中央大学、中央地质调查所等组成的团队研究发现，台湾西南海域可燃冰分布面积达5000平方公里，粗估天然气储量有5000亿~23000亿立方米。研究团队对永安海脊与好景海脊区的研究显示，在海脊下方区域通常有比较高的饱和度，盆地区域虽厚度分布范围较广，但饱和度相较海脊区较低，且明显受断层等构造影响。

    以台湾成功大学黄奇瑜教授领导的研究小组，目前也在台湾西南海域增积岩体和西部麓山带发现了可燃冰。

    我国在可燃冰实验室平台建设和基础理论研究方面也成果不菲。青岛海洋地质研究所业渝光研究团队建成了具有世界先进水平的可燃冰模拟实验室，成功合成了可燃冰并点燃。激光拉曼光谱、核磁共振、X射线计算机层析扫描和高压差示扫描量热等分析测试技术达到了国际领先水平，初步提出了水合物在多孔介质中的成核模型。近年来，先导分析测试技术的引进使得水合物的研究更加精细和直观。

    祝有海研究团队还初步探索集成出冻土区可燃冰调查方法、钻探施工工艺，包括大孔径钻进、低温泥浆、半合板钻具、PVC内管等钻探施工工艺和取心技术；必需装备如冻土区可燃冰泥浆制冷系统、孔底冷冻取样器等，为我国冻土区可燃冰调查研究奠定了初步基础。

    展望未来，希望两岸学者携手攻关

    中国地质调查局副局长李金发表示，随着《两岸经济合作架构协议》的签署和两岸经贸、旅游和科技交流的进一步增强，中国地质调查局热切期望与台湾有关方面开展可燃冰以及基础地质等方面的更广泛、更深入的合作。“本次会议是迄今在大陆举行的最大规模的可燃冰学术交流会，必将有力促进两岸可燃冰勘查开发事业的大发展、大繁荣，为两岸经济社会发展作出新的贡献。”李金发说。

    张洪涛表示，可燃冰商业性开发的困难比预期大很多，开采技术采用的热解法、减压法、注入化学试剂法等非常复杂，成本也较高，近期难以实现。但目前全球化石能源的紧张局势，将是可燃冰研究、开发和利用的催化剂。

    “可燃冰的开发利用符合低碳经济社会发展需要，还能带动相关产业，形成一系列新的经济增长点。”张洪涛说，“实现商业开采必须做到：技术上切实可行，经济上有利可图，环境上不能有害。目前，可燃冰研究领域急需推动地质成矿理论创新，开展全球变化等基础研究，加速研发相关技术。同时，热切期待两岸合作。”

    汪集旸院士提出两点建议：一是“863”“973”两个计划要加强海峡两岸的合作，建议两岸一起在东沙打口钻井进行可燃冰的相关研究。二是两岸学者共同组成中国代表团参加国际可燃冰学术会议，共同提高基础理论研究水平。

    国务院参事、国家开发银行信息总监胡本钢不仅全程跟踪了一天半的学术会议，并专程观摩了青岛海地所的可燃冰实验室。胡本钢说：“让人感到欣慰的是，我看到全国在可燃冰勘探研究领域形成一支非常富有远见和经验、非常富有朝气和活力的研发队伍。上至领军人物、国土资源部总工程师张洪涛和各领域的带头人，下至尚在读书的大学生，作为中坚力量的科研人员研发实力雄厚。通过本次研讨会，我看到整个研究团队站在国家利益的角度，满怀对可燃冰的热爱，做好遵循技术积累客观规律、长期艰苦奋斗的思想准备和决心。”

    胡本钢告诉记者，青岛海地所的水合物实验室一方面引进先进设备，一方面进行自主创新，在可燃冰的应用研究综合能力达到世界先进水平。“我在医疗设备项目上接触的最先进的、最精确的X射线计算机层析扫描是毫米级，核磁共振磁场强度是1和3特斯拉。而青岛海地所水合物实验室用的X射线计算机层析扫描是微米级，核磁共振磁场强度是7特斯拉，远精确于医疗领域的设备。这些仪器和激光拉曼光谱、高压差示扫描量热等分析测试技术及人工合成可燃冰等技术，以及自制的人工合成可燃冰的低温高压设备等，为我们未来大规模勘探可燃冰打下基础。”胡本钢说。

    可燃冰的开采涉及复杂的技术问题，目前，美国、加拿大、印度、韩国、挪威和日本已开始各自的可燃冰研究计划，期望在2016年~2020年在海床或永久冻土带大规模勘探，投入商业开采。“我国要追上他们，必要条件之一，是必须具备大规模的模拟可燃冰环境的国家级实验室。”胡本钢强调，“目前，我们基本上还是微观的、显微镜、腔体的实验研究情形。未来我国如果对可燃冰进行大规模的勘探和开采，就必须使微观研究上升到宏观环境研究，就必须有先进的模拟实验室，研究大规模勘探和开采可燃冰的各个环节，就如同航空航天领域需要大面积的风洞试验场、船舶重工领域需要大面积的波浪水下和水上综合性大型试验场、高铁需要建设大规模、大场地的列车试验场和国家工程中心一样。可燃冰的实验研究必须再上一个台阶，建议国家财政进行拨款，建立大场地的模拟天然气水合物环境的可燃冰国家级工程中心、实验室或试验场。”

    胡本钢表示，国家开发银行将密切关注可燃冰的勘探开发和试验研究。作为国务院参事，愿与大家一起在国家经济和能源的发展和安全高度上推动国家对中国可燃冰产业的进一步支持。

    张海啟说，目前我国深海可燃冰钻探、保压取心、现场测试分析和原位测量等主要技术和装备尚属空白，可燃冰开发技术研究也未提到议事日程。希望加紧战略规划研究，继续开展水合物勘查工作，加强可燃冰勘探、开发技术研究；开展实验性开发研究工作；加强可燃冰成藏机理和分布规律基础理论研究工作等。

    刘家瑄描述了台湾可燃冰的开发推动进程。近程目标（2011 ~2014年）是对高雄—屏东海域的可燃冰赋存区进行细部调查及科学钻探井位规划与评估，引进海洋探测设备与技术，提升相关科技研发能量；确认可燃冰的赋存位置与分布；实施科学钻探调查，了解可燃冰地质系统，精细评估可燃冰资源储量。中程目标（2015~2018年）是建立整合型可燃冰实验研究中心，实施钻井生产测试，确认开采技术的可行性，进行深海油气探采安全与海床稳定性等问题的减缓技术研发，评估可燃冰自然演化对于地球环境系统的影响，进行可燃冰应用科技的技术转移与推广。长程目标（2019~2026年）是进行可燃冰开采及经济可行性评估，商业化量产技术的国际合作研发或引进，了解可燃冰对于海床边坡稳定性及地球环境系统的影响，并提出评估模式与防治对策。

    刘家瑄表示，台湾可燃冰主轴计划规划已万事俱备，只欠东风。希望两岸携手合作，得到大陆学者的指导，更希望合作研究使得两岸可燃冰的勘探、开发和利用研究水平更上一个台阶。