原位实验首次证实天然气水合物可达海表

拉曼光谱原位监测深海冷泉流体原位合成天然气水合物的分解过程。中国科学院海洋研究所供图

本报讯（记者廖洋 通讯员王敏）中国科学院海洋研究所科研人员基于自主研制的深海原位拉曼光谱探测系统，构建了天然气水合物上升时随水深变化的演化模型，并通过深海原位实验首次证实了天然气水合物可携带冷泉气体到达海表。相关研究近日以封面文章形式发表于《地球化学观点快报》。

海洋中的天然气水合物所蕴含的天然气资源总量相当于传统化石燃料碳总量的两倍，是未来理想的清洁能源之一，但海平面变化、海底地震、滑坡、开采不当等都有可能造成其失稳分解。近几十年来，人们对天然气水合物的性质、稳定性等做过各种实验、预测与评估，但目前天然气水合物发生失稳在海洋中经历的上升过程仍未知，其携带的冷泉中的甲烷气体在海水中能到达的深度仍不清楚。

针对这一问题，中国科学院海洋研究所研究员张鑫团队，利用“科学”号科考船及“发现”号遥控无人潜水器，在南海海域的陵水、海马和Site F冷泉区，利用活跃的冷泉喷口进行天然气水合物上升分解原位实验，并通过拉曼光谱探测系统实时监测天然气水合物上升过程中的相态变化。

研究发现，水合物在海水中上升会经历3个阶段的变化：形貌没有变化但存在气体逸出过程的亚稳态阶段，外围水合物分解与内部水合物生长共存的阶段，内部水合物完全分解的阶段。

通过对原位实验进行综合研判，团队发现，水合物膜的形成能够大大增加甲烷气体的生存能力，可携带甲烷气体到达海洋较浅的深度甚至是大气，这可能是冷泉气体影响浅层水体或者大气环境的一种重要运输方式。

该研究细化了水合物分解过程与海水深度之间的关系，加深了对气体水合物分解演化机制的理解，为天然气水合物上升分解过程研究提供了新见解。

相关论文信息：

https://doi.org/10.7185/geochemlet.2327