有一種儲藏在海底及高原凍土層中能燃燒的冰，我們稱之為可燃冰，專業名稱叫作天然氣水合物，它是人類發現的一種新型化石能源，其儲量大約是所有常規化石能源（煤炭、石油和天然氣）總儲量的兩倍以上。
“百慕大三角”位於美國佛羅裏達半島南端到波多黎各島和百慕大群島之間。百慕大三角的邊長各約1700千米，海域範圍相當遼闊，這裏是世界上有名的飛機和船舶事故多發區，被世人稱為“死亡的陷阱”或“魔鬼三角”。據不完全資料統計，僅20世紀以來就有100多艘船舶、30多架飛機和1000多人在這個“三角”海區內失蹤。盡管每次事故後，有關當局立即派出大量人員趕赴現場進行多方搜索和營救，但結果都是勞而無功，既未找到一具遇難者屍體，也從未發現過一星半點失蹤的飛機或船隻的殘骸，“百慕大三角”成了人類未解之謎。1984年，加拿大科學家唐納德·戴維森曾提出過一個天然氣水合物分解釋放大量甲烷氣，導致輪船因海水密度降低無法承受輪船的重量而沉沒，飛機因尾氣引燃甲烷氣體而燒毀的假說。當然唐納德·戴維森的假說並沒有得到進一步證實，並且這種假說仍有許多無法解釋的困難問題。天然氣水合物與“百慕大三角”之謎也未必存在必然聯係，但天然氣水合物分解能給人類帶來災難卻早已被科學家證實。
神奇的可燃冰的本質是什麼？它的儲量有多大？都分布在哪些區域？其在未來能源體係中有何種地位和作用？如何成功地開采可燃冰，而避免發生各種可能的地質災害或環境災難？本章將對這些疑問給出科學的回答。
10.1黑海著火了
1927年地處歐亞大陸中心黑海南部的克裏米亞半島發生了一次大地震，伴隨著怪異的轟轟聲，一團耀眼的火苗突然竄出了海麵。黑海著火了！火焰直衝雲天，熊熊烈火向空中足足延伸了250米，海麵出現了一座高達數百米的火焰山，從海麵到天際都被染成了血一般可怕的紅色！這種地震伴生現象前所未有，俗話說“水火不能相容”，這裏水和火居然可以共同存在。到底是何種因素導演了這一詭異神奇的事件？是碳氧風暴？是火山噴發？還是石油泄漏？……黑海地震著火事件成為當時一個難以解釋的科學之謎。
2002年的一天夜晚，一支由俄羅斯和烏克蘭共同組成的科考隊來到了黑海，在幽暗冰冷的海底，隊員們借著深海潛艇燈光，忽然在海床岩石上不經意地看到許多怪異的細小氣泡，檢測結果表明，古怪氣泡的成分居然與天然氣成分完全相同，甲烷含量竟然高達97%，而且會冒氣泡的岩石分布範圍非常大，在黑海周邊海域，幾乎隨處都能找到它們的蹤影。此事一經報道，科學家很快就與1930年在西伯利亞凍土帶、1990年在北美墨西哥灣及1995年在日本四國海槽的發現聯係在一起，令科考隊員不曾想到的是，沉寂多年的黑海地震著火科學之謎也有了科學合理的解釋。原來，科學家發現黑海海底蘊藏著大量的天然氣水合物礦藏，1927年的地震造成了黑海海底地層的斷裂，再加上高溫熔岩使得黑海海底凍土帶中所蘊含的大量天然氣水合物分解，形成大量可燃氣體噴發到海麵，遇到火山高溫熔岩燃燒，形成了黑海海麵的火焰山。
10.2幽幽海底可燃冰
科學家終於解開了黑海燃起熊熊烈火的謎團，原來是天然氣水合物從中作怪。其實，人類早在20世紀30年代就已經偶然地發現了天然氣水合物的存在。當時，蘇聯的工程技術人員發現西西伯利亞等地區的天然氣輸送管道經常莫名其妙地被冰塊堵塞。把這種冰塊取出之後，發現其與一般的冰塊不同，其在融化過程中會釋放出天然氣，而且能被點燃和燃燒。學者把這種不同尋常的冰塊命名為可燃冰，而且認為這是自然界中未被發現的一種新物質，其對高寒地區天然氣的輸運會造成不良影響，這也引起了眾多學者對這種新物質的分子結構、性質和應用產生了濃厚的研究興趣。經過長達二十多年的研究，人們發現可燃冰實際上是天然氣與水在一定壓力和溫度下形成的外形類似冰晶的白色籠形絡合物，是一種“氣體水合物”，其科學的命名應該為“天然氣水合物”。
可燃冰是人們對所發現能夠燃燒的白色類冰狀神奇物質的俗稱。目前科學界對可燃冰的定義為天然氣水合物，又稱為籠形絡合物，是在一定的環境條件下（較低的溫度、較高的壓力、高氣體飽和度、低鹽度，pH值約為7等）由水和天然氣形成的類冰狀的、非固定化學計量的、籠形結晶化合物，其主體分子是水分子，客體分子是氣體分子。早在1810年，英國化學家在倫敦皇家研究院實驗室中發現氯氣和水能夠形成一種非固定化學計量的籠形晶體絡合物，並首次提出了“氣體水合物”的概念。1823年，科學家對氣體水合物的組分進行了係統研究，認為其組成可由MnH2O表達，其中M表示形成水合物的外來客體氣體分子，n表示每個氣體分子為形成一個氣體水合物所需要的水分子數目，也稱為水合指數。天然氣水合物是依靠主體水分子之間較強的氫鍵作用，形成一種類似籠狀的空間點陣結構，氣體分子則充填於點陣結構的晶穴之中，氣體分子與水分子之間的作用力是範德華力，所以氣體和水之間沒有固定的化學計量關係。外來分子尺寸是決定其是否能夠形成水合物、形成何種結構氣體水合物以及氣體水合物組分和穩定性的最重要因素。外來分子太大則無法進入晶穴，太小則範德華力太弱，也無法形成穩定的水合物。組成天然氣的氣體成分如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等同係物以及二氧化碳、氮氣、硫化氫等均可形成單種或多種天然氣水合物。形成天然氣水合物的主要氣體為甲烷，對甲烷分子含量超過99％的天然氣水合物通常又稱為甲烷水合物。當壓力降低、溫度升高時，天然氣水合物的這種空間點陣結構會被破壞，水合物就會分解成為水和天然氣，所以天然氣水合物可被點燃和燃燒。
科學研究結果表明，構成天然氣水合物的化學組分是水和天然氣，其在減壓和升溫時會分解釋放出天然氣，而天然氣是常規能源之一，所以天然氣水合物也是一種重要的能源資源。
10.3蒸蒸日上發展路
大量研究表明生成氣體水合物需要一定的溫度和壓力條件，所以科學界大多仍認為水合物隻能存在於高寒地區的天然氣輸送管道和實驗室內，水合物在自然條件下不可能存在，也就是說自然界中是不存在能源礦藏形式的天然氣水合物。那麼自然界中就真的沒有天然的天然氣水合物礦藏嗎？這個答案到1965年才揭曉。
1965年在麥索亞哈油氣田、西西伯利亞油氣田鑽井淺層勘探過程中，工程技術人員發現由鑽井開采機械挖掘出凍土層下的土壤中含有大量的白色類冰狀晶體。這種類冰狀物質遇明火可燃燒，而且火焰很大。現場技術人員將采集到的樣品帶回莫斯科後，經過科學家的反複研究，最終確認該物質為天然氣水合物，並且初步判定麥索亞哈和西西伯利亞地區凍土層之下埋藏著大量的天然氣水合物。這一新能源寶藏的重大發現，在二戰之後的冷戰時期可謂意義重大，蘇聯甚至舉國歡慶，並於1970年開始對該地區天然氣水合物礦藏進行試開采。蘇聯天然氣水合物礦藏的發現令美國羨慕不已，經過五年多堅持不懈的努力，1971年美國科學家在深海鑽探岩心中首次發現了天然氣水合物，並公布了美國北卡羅來納沿海海底蘊藏著天然氣水合物的大量證據，同時正式提出“天然氣水合物”概念。美國的這個發現使人們意識到天然氣水合物新能源礦藏的分布不僅僅在陸地，而且在占地球總麵積71%的大洋海底也可能埋藏著巨大的天然氣水合物礦藏。20世紀60年代，特別是能源危機以來，美國、加拿大、俄羅斯、英國、法國、德國、日本、印度等相繼開始了深海鑽探計劃（DSDP）和大洋鑽探計劃（ODP），即在世界各大洋與海域內有計劃地進行大量的深海鑽探和海洋地質地球物理勘查，在多處海底直接或間接地發現了天然氣水合物礦藏。
科學家依靠什麼來判定天然氣水合物礦藏呢？他們判斷天然氣水合物礦藏的方法主要有直接識別技術和間接識別技術兩種。天然氣水合物礦藏可以通過海底或凍土帶中底質沉積物取樣、鑽探取樣和深潛考察等方式直接識別，也可以通過擬海底反射層（BSR）、速度和振幅異常結構、地球化學異常、多波速測深與海底電視攝像等多種手段間接識別。大規模的甲烷水合物聚集可以通過高電阻率（>100歐·米）、高聲波速度、低體積密度等參數進行直接判讀。現已證實曾是地質地震研究強有力手段的擬海底反射層（BSR）技術也是間接識別海底天然氣水合物的有利工具，常被用來識別天然氣水合物的存在，編製水合物分布圖，判明天然氣水合物層的頂端和底部以及產狀，計算水合物層深度、厚度和體積等。另外，淺層沉積物和底層海水中甲烷濃度異常高、淺層沉積物孔隙水氯離子含量（或礦化度）和硫化物含量異常高、出現富含重氮的菱鐵礦等也是天然氣水合物礦藏的重要標誌。
在海洋環境中，水合物富集區烴類氣體長年累月的滲漏和逸出，可在海底形成特殊環境和特殊的微地形地貌，形成大量的泄氣窗、甲烷氣苗、泥火山、麻點狀地形、碳酸鹽殼、化學合成生物群等。德國基爾大學的科學家曾經在美國俄勒岡州西部大陸邊緣海底觀測到水合物海台就發現了許多不連續分布、大小在5平方厘米左右的水合物泄氣窗，甲烷氣苗從泄氣窗中一股一股地滲出，滲氣速度為每分鍾5升，滲氣流的周圍有微生物、蛤和碳酸鹽殼。烏克蘭南部海洋生物研究所輻射生物和化學生物分所所長、生物學博士葉戈羅夫曾乘潛水裝置到過黑海西北部海底，親眼目睹過天然氣水合物在地下的奇觀，他描述說：“在黑海海麵226米深處的硫化氫區域，我們通過照明裝置看到，在平如地板的軟泥海底上，坐落著奇異的珊瑚狀堆積物，高約3米。其中許多物體隨著水流方向傾斜，頂端的小孔清晰可見，不時地吐出一個個氣泡，在小孔周圍有一片片厚厚的死菌層，這就是硫化氫區域，實際上不會有任何生命。我們仔細觀察後發現，這些物體裏麵全都是空的。大量的甲烷從這些物體中釋放到水中，甲烷同空氣混合在一起會形成危險的爆炸物。”
到目前為止，在世界海域內已有85處直接或間接發現了天然氣水合物，其中在22處鑽探岩心中見到天然氣水合物，53處見有天然氣水合物的地震標誌擬海底反射層（BSR）。
10.4地大物博論儲量
雖然地質勘探表明全球有近90個地方富含天然氣水合物礦藏，但是作為最近發現的新化石能源礦藏，其儲量有多少呢？是否具有商業開采價值呢？在未來的能源體係中有何作用呢？這些問題一直是世界各國科研機構和政府部門關注的焦點。2009年，美國白宮發言人就新能源問題回答記者提問時表示，天然氣水合物是近年來在海洋和凍土帶發現的新型潔淨化石能源，其地質分布與開發可能會影響著未來全球的政治格局和地緣政治局勢，美國在這個領域的研究和開發要一直走在世界前列。