根據以往地質勘探結果，天然氣水合物資源量巨大，僅次於碳酸鹽岩，是全球第二大碳元素儲庫，其蘊藏著大量的天然氣資源。最早對水合物資源量估算的是俄國學者馬庫岡，他在沒有實際樣品的情況下，首先發表了估計的天然氣水合物資源量。此後的四十多年時間裏，隨著水合物勘探技術的不斷進步，不少學者相繼提出了各種計算模型來預測天然氣水合物的全球資源量。目前最新的天然氣水合物資源量數據是海底天然氣水合物中約含有8.6×1016千克甲烷，另外，海底沉積層中還有大約1.6×1013千克的遊離態或溶解於海水的甲烷，全球深度在2000米以內的岩石圈淺部所有天然氣水合物中所含的甲烷總資源量約為1.5×1016～1.75×1016千克，其熱當量相當於全球已探明的煤炭、石油和天然氣總熱當量的2倍以上。這些說明天然氣水合物的儲存量巨大，是一種待開發的可支撐人類社會發展的新型化石能源。天然氣水合物中碳含量為全球有機碳總量的53.27%，其總量是地球已知化石燃料中碳總量的兩倍，即使針對某一個國家，其海域水合物資源量也是巨大的。例如，美國海域天然氣水合物資源量初步探明約有5663億立方米，其蘊含的天然氣資源量約有660000億千克，可滿足美國未來數百年的能源需要。
2005年11月，美國斯隆教授應邀到中國科學院廣州能源研究所指導天然氣水合物的研究工作，他對全球主要地區的天然氣和天然氣水合物中所蘊藏的天然氣量進行了對比。與常規天然氣相比，天然氣水合物中蘊涵的天然氣量要大的多，如果其能被安全經濟地開采出來，可滿足未來全球將近1000年的能源需求。如此龐大的資源蘊藏量，使得天然氣水合物已成為許多國家關注的熱點，天然氣水合物也被公認為21世紀最具開發潛力新型的化石能源。
10.5揭開麵紗現真顏
在大洋海底和陸上凍土帶內儲量巨大的天然氣水合物礦藏究竟如何形成的？形成水合物的天然氣究竟來自哪裏？人們一定會對這些問題的答案非常好奇，其實這也曾經困擾著廣大的科學研究人員。但是也隻有徹底解釋了這些疑問，才有可能合理高效地開采天然氣水合物礦藏。天然氣水合物的形成首先需要液體水和氣態的天然氣，其次需要一定的溫度和壓力控製條件，其間涉及複雜的物理和化學反應過程，而且海底沉積物、海水的pH值、海水含鹽種類和濃度等均會影響水合物的形成。科學家通過大量實驗模擬了天然氣水合物的形成過程，發現水合物的生成機理相當複雜，特別是至今仍未能解釋水合物的微觀形成機理。
海洋水合物形成所需的水來自於大海，而在深度超過100米的海底區域大多滿足水合物形成所需溫度和壓力條件，那麼海底富含烴類的天然氣究竟來自哪裏？科學家認為形成水合物的甲烷等烴類氣體一般有三種來源，分別是生物成因、熱成因和兩種成因的共同作用。生物成因認為海底甲烷類氣體多來自於海底生物或有機質的厭氧分解過程。在深海攝像勘探中發現，水合物礦藏附近伴生有大量的蛤、蟹等生物；烏克蘭的科學家葉戈羅夫博士在黑海海底的勘探過程中也發現了冒泡甲烷孔附近有大量的死菌層。經過大量的科學反演實驗，人們發現海底沉積層中的甲烷類氣體可由海底生物死亡後分解產生。熱成因認為海底甲烷類氣體主要來自於地球內部。地球形成過程中大量的甲烷氣體被吸入到其地殼下部的岩石中，由於地球地殼的板塊活動，深海沉積層下部的溫度升高，使得地殼（甚至地幔）岩層產生化學反應而釋放出大量的甲烷類氣體。生物成因和熱成因則認為海洋底部天然氣水合物中的甲烷類氣體來源並不單一，而是這兩者共同作用的結果。天然氣氣泡在地殼沉積層孔隙裏逐漸生長、鏈結，最終產生足夠的浮動力沿裂隙等地質構造往海底上移，在溫度降低而壓力又合適的海底區域，水合物便在沉積層中形成。
在深海海水環境下，由於氫氧根和硫酸根等氧化劑的存在，即使溫度和壓力條件合適，也不一定會存在穩定的天然氣水合物礦藏。海洋地質勘探結果表明，當水深小於200米時，不會有天然氣水合物礦藏的穩定存在；當水深大於1000米時，生成的天然氣水合物比較穩定；在水深在200～1000米時，如果該海域沉積物內溫度較低，也有可能存在有穩定的水合物礦藏。總的來講，海洋沉積層內形成天然氣水合物礦藏的條件為：第一，海水足夠深，有足夠的壓力使天然氣水合物穩定。第二，海底沉積層厚度足夠大，能蘊涵大量的甲烷類氣體。第三，海底沉積層內有充分的甲烷氣來源。第四，海底條件適合保存天然氣水合物。以上四點對於天然氣水合物礦藏的穩定缺一不可。
從地質學上看，天然氣水合物所儲存的區域多是新生代沉積物，沉積層內天然氣水合物形狀有分散狀、結核狀、團塊狀和薄層狀四種類型。我國南海神狐海域采集出的天然氣水合物礦藏樣品就是以分散狀態膠結尚未固結的泥質沉積物顆粒；在墨西哥灣底部綠色峽穀中勘探采出了直徑為5厘米的結核狀天然氣水合物；在布萊克-白哈馬海底山脈發現的水合物晶核則為層狀，其分散於沉積物的各薄層中；日本海區域采集到的天然氣水合物樣品為團塊狀，而馬更些三角洲采集到的天然氣水合物則是以細脈狀、網脈狀充填於沉積物的裂隙之中。根據以往的研究，天然氣水合物的晶核一旦出現，水合物的生成就非常迅速，德國科學家曾經在海底天然氣水合物攝像勘探中有幸見到了水合物快速形成的過程，但海底天然氣水合物礦藏的形成可能要持續數百萬年以上。
10.6天涯海角何處尋
在地球陸地凍土帶和海洋底部蘊藏的大量天然氣水合物礦藏究竟分布在何處？哪些國家分布最多？我們國家有分布嗎？在了解了天然氣水合物的地質分布後，這些答案就不言自明了。
天然氣水合物形成的苛刻條件也決定了它的特殊分布。地球上大約有27%的陸地是可以形成天然氣水合物的潛在地區，而在世界大洋水域中約有90%的麵積屬於這樣的潛在區域。從目前來看，天然氣水合物主要分布在地球上兩類地區：一類地區是水深為300～4000米的海洋底部，在這裏天然氣水合物基本是在高壓條件下形成的，主要分布於泥質海底，賦存於海底以下0～1500米的鬆散沉積層中；另一類地區是高緯度大陸地區永凍土帶及水深100～250米以下極地區域的大陸架海底沉積物中。
根據以往的勘探結果，科學家把天然氣水合物礦藏區域標繪在世界地圖上。從全球來看，海洋天然氣水合物礦藏占絕對優勢。海洋天然氣水合物分布於世界各大洋邊緣海域的大陸坡、陸隆（深水海台）和海底盆地，以及一些內陸海區域。例如，西太平洋海域的白令海、鄂霍茨克海、千島海溝、衝繩海槽、日本海、日本四國海槽、日本南海海槽、印度尼西亞蘇拉威西海、澳大利亞西北海域及新西蘭北島外海，東太平洋海域的中美海槽、美國北加利福尼亞-俄勒岡岸外海域及秘魯海槽，大西洋西部海域的美國東海大陸邊緣布萊克海台、墨西哥灣、加勒比海及南美東海岸外陸緣海，非洲西海岸岸外海域，印度洋的阿曼海灣，北極的巴倫支海和波弗特海，南極的羅斯海和威德爾海，內陸的黑海和裏海等。已有發現說明，海洋天然氣水合物主要分布在北半球，且以太平洋邊緣海域最多，其次是大西洋。陸坡、陸隆區是形成天然氣水合物的最佳地區，這裏沉積物較多，有機質豐富，以甲烷為主的烴類氣體來源充足，有利於天然氣水合物生成。陸地上凍土帶中主要有我國青藏高原、祁連山區、挪威的格陵蘭島、俄羅斯的西西伯利亞、北美大陸北極陸地等區域。
10.7變幻莫測采掘難
業已探明儲量巨大的天然氣水合物礦藏是人類目前最大的能源誘惑，是石油、天然氣和煤炭資源用盡之後最有可能的潛在能源，如果能被安全開采出來，就可能解決人類未來近1000年的能源需求。人類目前有能力開采這個能源寶藏嗎？真的很遺憾，雖然科學家一直在努力，但是仍未找到合理經濟的天然氣水合物礦藏開采方法。
天然氣水合物是不同於常規油氣的新型能源礦藏，它僅在低溫和高壓狀態下是穩定的，而且同自然環境處於十分敏感的動態平衡之中，環境變化往往導致天然氣水合物的失穩和分解，要開采天然氣水合物礦藏，人類還麵臨著許多新問題，甚至是潛在的災難性危害。
首先，造成溫室效應。天然氣水合物中所含的氣體中有80%～99%是甲烷，甲烷是一種反應快速、影響明顯的溫室氣體。有科學家認為在導致全球氣候變暖方麵，甲烷所起的作用比二氧化碳要大10～20倍。水合物中甲烷的總量大致是大氣中甲烷數量的3000倍。如果在開采中甲烷大量泄漏於大氣中，造成的溫室效應將比二氧化碳更加嚴重。而天然氣水合物礦藏哪怕受到最小的破壞，甚至是自然的破壞，都足以導致甲烷的大量散失，而其一旦進入大氣，無疑會增加溫室效應，進而使地球大氣升溫更快。
其次，可造成大陸架坍塌和海底滑坡。由於天然氣水合物經常作為沉積物的膠結物存在，它對沉積物的強度起著關鍵的支撐作用。天然氣水合物礦藏開采勢必要造成水合物的分解，這就會改變沉積物的物理性質，極大地降低海底沉積物的工程力學特性，使海底軟化，進而誘發大規模的海底滑坡等地質災害。美國地質調查表明天然氣水合物能導致某些大陸架發生滑坡，這對各種海底設施、近海設施和建築是一種極大的威脅。已經有大量證據表明曆史上著名的挪威第二次海底滑坡、美國東海岸區域滑坡、西地中海的巨型濁流層和西非大陸架的海底滑坡體等，都是由天然氣水合物分解造成的。
再次，如果開采不慎，將發生井噴事故，就會造成海底水合物分解區域缺氧、海水毒化、引發海嘯等地質環境災難。即使是部分水合物分解造成大量甲烷類氣體進入海水中，也會大大降低該區域海水的密度，導致海水的承載能力下降，會使進入該區域的輪船沉沒。地球上著名的百慕大三角死亡陷阱極有可能就是水合物持續分解導致甲烷類氣體噴發形成的。