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1、天然气水合物与全球气候变化,2吴庐山1.100083.(中国地质大学(北京)北京;2广州海洋地质调查局广州510760)摘要天然气水合物作为,21世纪的重要能源已受到广泛认可和高度关注与此同时作为一个重要的气候致变因素,在地质历史时期中天然气水合物在自然条件下的突然分解释放甲烷气体可能造成全球气候变暖地质灾害和生物灭绝等负面影响仍不容忽视本文通过分析天然气水合物的稳定性与分解释放甲烷气体天然气水合物对气候的反馈机制以及天然气水合物的分解在地质历史时期中对全球气候变化的,如新元古代!雪球∀地球的终结可能影响古新世一始新世极热事件和第,四纪冰期后气候快速变暖等对天然气水合物在全
2、球气候变化过程中的作用进行了探讨关键词天然气水合物甲烷温室气体全球气候变化,前士.口,,天然气水合物(GasHydrate)又称笼形化合物(Clathrate)它是在一定条件(合适的温度压力气体浓度水的盐度PH值等)下,由水和天然气组成的类冰的非化学计量的笼4,形结晶化合物川形成天然气水合物的主要气体为甲烷(cH)甲烷分子含量超过9%的天然气水合物通常被称为甲烷水合物(MethnaeHydrate)由于天然气水合物的稳定性受温,度和压力等条件的影响当温度压力等条件发生变化时天然气水合物会发生分解释放因此可以说天然气水合物是一种处于亚稳定状态下的物质,当温度升高或压力降低时
3、会造,,,成其分解释放甲烷气体标准条件下lm水合物可释放出164m甲烷气体川C02,甲烷是大气中含量仅次于二氧化碳()的温室气体但它的温室效应在100年范围内是二氧化碳的23倍,在20年范围内是二氧化碳的62倍{#∃如果大气中增加1.5x10一1.3%#],的甲烷就会使温度平均增加仁由此可见天然气水合物的分解是影响大气中温室,天气体变化的一个关键因素对全球气候变化具有巨大的影响然气水合物的分解对全球aconaaeran4#气候变化的影响早在20多年以前就由Mnld与ehmbli等专家提出[∃他们认,为在地质历史时期中极地表面温度的升高或海底底层水温的升高或海平面下降引
4、起的压力变化以及快速沉积作用等都可改变海洋沉积物的温度和压力,导致海底天然气水合物的,,,失稳分解释放出温室气体甲烷并形成甲烷的氧化物二氧化碳从而造成地质历史上的全球,气候变化另一方面全球气候变化反过来又可影响甲烷从海底逸出速率的变化以及,,,,,,:-作者简介吴庐山男1970年生在职博士生高级工程师主要从事海洋地质和天然气水合物调查研究工作E.mail:563wls@163eom而且,在沉积物与海水中传输速率的变化海底天然气水合物分解甲烷气体的释出还对全6&]球碳循环系统的碳总量和碳同位素特征产生影响#一,目前国内已有一些学者研究和讨论了天然气水合物与全球气候变化的关系
5、&川还有一#6的学者对我国南海末次盛冰期以来天然气水合物储库变化及其环境效应进行了探讨&∀]本文通过分析天然气水合物的稳定性与分解释放甲烷气体天然气水合物对气候的反馈机制以及地质历史时期中天然气水合物的分解对全球气候的可能影响等,对天然气水合物在全球气候变化过程的作用进行了探讨2天然气水合物的稳定性与分解释放甲烷气体天然气水合物的稳定性是由压力温度气体的组成和水相的组成共同决定的,而自然界的天然气水合物往往处于水一水合物一气体相三相平衡的边界条件处处于这个条件的天,然气水合物对于温度和压力的变化非常敏感自然界中温/压条件的微小变化都会引起天然,&∀∃气水合物的分解并向大气
6、中释放出大量气体自然界中的天然气水合物主要赋存在低温高压背景下的海底和陆地永久冻土地带川,蕴陆地永久冻土带天然气水合物是在较低的压力和温度下形成的藏的深度相对比较,1IA,一浅一般埋深都在200m以内(见图)困它可以作为水冰混合物出现在陆地或大陆架上的永久冻土带大陆架上的这种含有天然气水合物的混合永久冻土带是在末次冰期海平面,,较低时在地表环境下形成的随后海进时被蕴藏在水下永久冻土带中天然气水合物的,,,稳定性主要取决于温度当温度升高时永久冻土带上的部分冰雪发生融化从而使压力发生改变,导致了天然气水合物的分解由于永久冻土带的温度很低,其中的微生物也较少,所,以温度变化引起
7、天然气水合物分解释放的甲烷气体很少会被氧化大部分气体都可能会,,进人大气圈从而参与大气圈的碳循环和影响全球气候变化但在一般情况下永久冻土带的温,,度很少变化而目前随着全球气温的逐渐升高永久冻土带中的天然气水合物也会逐渐分解,且随着温度持续增加,其中的天然气水合物最终会全部分解如果这种情况发生,从&∀]永久冻土带中释放的甲烷一定会对全球碳循环和气候变化产生很大的影响海底天然气水合物主要赋存于陆坡岛坡和盆地的浅表层沉积物中,它的稳定范围一般从水深大于300m的海底开始,垂直向下
