近日，國際學(xué)術(shù)期刊《地球化學(xué)觀點快報》(Geochemical Perspectives Letters)以封面文章形式報道了中國科學(xué)院海洋研究所最新研究成果。科研人員基于自主研制的深海原位拉曼光譜探測系統(tǒng)，構(gòu)建了天然氣水合物上升時隨水深變化的演化模型，并通過深海原位實驗首次證實了天然氣水合物可攜帶冷泉氣體到達海表。

我國科研人員開展天然氣水合物上升分解原位實驗

海洋中的天然氣水合物儲量豐富，其所蘊含的天然氣資源總量相當于傳統(tǒng)化石燃料碳總量的兩倍，是未來理想的清潔能源之一。天然氣水合物不穩(wěn)定，海平面變化、海底地震、滑坡、開采不當?shù)榷加锌赡茉斐善涫Х€(wěn)分解。由于甲烷氣體具有較強的溫室效應(yīng)，漫長的地質(zhì)歷史時期中經(jīng)常發(fā)生的大規(guī)模環(huán)境變化，很可能與海底大量天然氣水合物分解有關(guān)。近幾十年來，人們對天然氣水合物的性質(zhì)、穩(wěn)定性等做過各種實驗、預(yù)測與評估，但截至目前，天然氣水合物發(fā)生失穩(wěn)在海洋中經(jīng)歷的上升過程仍未知，其攜帶冷泉中的甲烷氣體在海水中能夠到達的深度仍不清楚。

針對這一問題，中國科學(xué)院海洋研究所張鑫團隊，利用“科學(xué)”號科考船及“發(fā)現(xiàn)”號ROV深海機器人，在南海海域利用幾個活躍的冷泉噴口進行天然氣水合物上升分解原位實驗，并通過拉曼光譜探測系統(tǒng)實時監(jiān)測天然氣水合物上升過程中的相態(tài)變化。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，水合物在海水中上升會經(jīng)歷三個階段的變化：形貌沒有變化但存在氣體逸出過程的亞穩(wěn)態(tài)階段，外圍水合物分解與內(nèi)部水合物生長共存的第二階段，內(nèi)部水合物完全分解的第三階段。

通過對原位實驗進行綜合研判，發(fā)現(xiàn)水合物膜的形成能夠大大增加甲烷氣體的生存能力，攜帶甲烷氣體到達較淺的深度甚至是大氣，這可能是冷泉氣體影響淺層水體或者大氣環(huán)境的一種重要運輸方式。該項研究細化了水合物分解過程與海水深度之間的關(guān)系，加深了對氣體水合物分解演化機制的理解，為天然氣水合物上升分解過程提供了新的見解。