Sediment-Hosted Gas Hydrates pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Long, D. (EDT)/ Lovell, M. A. (EDT)/ Rees, J. G. (EDT)/ Rochelle, C. A. (EDT)

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:1396.00元

装帧:

isbn号码:9781862392793

丛书系列:

图书标签:

• Gas Hydrates
• Sediment
• Geochemistry
• Geophysics
• Oceanography
• Energy Resources
• Methane
• Climate Change
• Marine Geology
• Submarine Permafrost

《深海奇迹：沉积物型天然气水合物的探索与应用》 序言 广袤而神秘的海洋，孕育着无数未被发现的生命奇迹和地球演变的秘密。在幽暗的深海沉积物中，一种令人着迷的物质正悄然存在，它们如同来自另一个世界的晶体，将气体分子囚禁在冰冷的笼子中，这便是天然气水合物。这本书，将带您踏上一段史无前例的探索之旅，深入了解这些“海底冰块”的形成机制、分布规律、潜在价值以及它们对我们星球未来可能产生的影响。我们并非仅仅讲述科学的发现，更希望勾勒出人类对未知领域的不懈追求，以及我们如何在理解自然的同时，寻求与地球和谐共存的新路径。 第一章：沉默的巨人——天然气水合物的定义与形成 在浩瀚的海洋底部，沉积物并非仅仅是惰性的泥沙堆积。它们是地球生物化学过程的活跃场所，也是复杂物理化学反应的天然实验室。在这片低压、低温、富含可燃气体的特殊环境中，天然气水合物，一种笼形化合物，悄然诞生。它们并非简单的冰，而是由水分子在高压和低温条件下，形成一种独特的晶体格子结构，并将甲烷（主要是）、乙烷、丙烷等碳氢化合物分子“捕获”其中。这个过程，如同大自然精心设计的“冰箱”，将易挥发的天然气分子封存于固态的水晶结构中。 本章将深入剖析天然气水合物的分子结构，解释其形成所必需的关键环境条件——极低的温度（通常低于10°C）、相对较高的压力（远超海平面大气压）以及充足的可燃气体来源。我们将追溯这些气体的主要来源，包括有机质在沉积物中经微生物厌氧分解产生的生物成因甲烷，以及地热活动释放出的热成因和地质成因甲烷。通过详细的化学原理和物理模型，我们将揭示天然气水合物是如何在特定的地质构造中，在适宜的温度梯度和压力条件下，稳定存在的。读者将了解到，这些“海底冰块”的形成，是漫长地质岁月里，微生物活动、岩石圈演化和海洋化学相互作用的完美结晶。 第二章：星罗棋布——天然气水合物的全球分布与赋存环境 天然气水合物并非稀有的异常现象，而是广泛分布于全球大陆边缘、极地陆架和内陆盆地的地下沉积物中。它们是地球上储量最丰富的碳资源之一，其潜在总量甚至可能超过我们已探明的传统化石燃料。本章将绘制出一幅全球天然气水合物分布的宏伟蓝图。我们将聚焦于几个关键的赋存区域： 大陆边缘： 这是天然气水合物最主要的分布区。在大陆架和大陆坡，活跃的断层活动、海底扇、三角洲等地形地貌，为天然气水合物的形成提供了有利条件。深厚的沉积物层为可燃气体提供了来源，而海底温度和压力的剧烈变化，则构成了理想的稳定区域。我们将探讨不同类型大陆边缘（例如被动大陆边缘和活动大陆边缘）在天然气水合物赋存上的差异性。 极地地区： 极地陆架，包括北冰洋和南极洲大陆架，也是天然气水合物的重要聚集地。寒冷的气候和永久冻土层为天然气水合物的形成创造了类似海底的低温高压环境。我们将考察极地地区天然气水合物的特点，以及全球变暖对其稳定性的潜在威胁。 陆内盆地： 虽然相对较少，但在一些拥有丰富有机质和特定地质条件的内陆盆地，例如里海和贝加尔湖，也发现了天然气水合物的存在。我们将分析这些特殊区域的成因机制。 除了宏观的分布，本章还将深入探讨天然气水合物赋存的微观环境。我们将了解它们主要存在于哪些类型的沉积物中（如淤泥、粘土、砂层），以及它们在沉积物中的形态（例如，块状、夹层状、孔隙充填状）。通过对地震勘探、钻井取样等地球物理和地球化学方法的介绍，我们将揭示科学家们如何“看见”并“触摸”这些隐藏在地下的“沉默的巨人”。 第三章：潜藏的能量——天然气水合物的能量潜力与开采挑战 天然气水合物最令人关注的潜力，无疑在于其巨大的能量储量。仅仅一立方米的天然气水合物，在释放压力后，可以膨胀成数百立方米的纯甲烷气体。这意味着，这些“海底冰块”可能成为未来重要的清洁能源来源。本章将详细阐述天然气水合物的能量潜力，并深入分析其商业化开采所面临的巨大挑战。 我们首先将评估全球天然气水合物的总能量储量，并与已探明的传统天然气储量进行对比，以突出其战略意义。随后，我们将重点探讨几种主要的开采技术： 减压法 (Depressurization)： 通过降低孔隙压力，破坏水合物的稳定条件，使其分解释放天然气。我们将分析其原理、优势和局限性，以及在实际应用中可能遇到的工程难题。 热采法 (Thermal Stimulation)： 通过向水合物层注入热量，升高温度，促使其分解。我们将探讨不同的加热方式（如蒸汽注入、热水注入），以及如何高效地传递热量并控制分解过程。 抑制剂注入法 (Inhibitor Injection)： 利用特定的化学物质，降低水的化学势，从而使水合物不稳定而分解。我们将介绍常用的抑制剂种类，以及其在实际开采中的应用前景和潜在的环境影响。 二氧化碳置换法 (CO2-H2O Replacement)： 利用二氧化碳取代水合物中的甲烷，从而在获取能源的同时，实现碳封存。我们将深入探讨这种“双赢”技术的理论基础、技术可行性以及潜在的生态效益。 然而，开采天然气水合物并非易事。本章将毫不回避地揭示其面临的严峻挑战： 地质稳定性： 天然气水合物的分解可能导致海底沉积物失稳，引发海底滑坡和海啸，对沿海地区构成严重威胁。 环境影响： 开采过程中的甲烷泄漏可能加剧温室效应，同时，大规模开采对海洋生态环境的影响也需要审慎评估。 技术与成本： 深海作业的难度、复杂的地质条件、以及高昂的设备投入，都使得天然气水合物的商业化开采在经济上面临巨大的考验。 安全保障： 如何安全有效地进行钻井、监测和开采，防止意外事故的发生，是技术发展中必须克服的难关。 第四章：气候的信使——天然气水合物与全球气候变化 天然气水合物与全球气候变化之间存在着复杂而深刻的相互作用。它们既是气候变化的潜在“放大器”，也可能成为应对气候变化的重要解决方案。本章将深入探讨天然气水合物在气候系统中的角色。 我们将首先关注天然气水合物作为潜在的“碳炸弹”。随着全球气温的上升，海底温度也将逐渐升高，尤其是在极地地区，永久冻土融化和海洋变暖可能导致大量天然气水合物分解，释放出巨量的甲烷。甲烷是一种比二氧化碳更强的温室气体，其大规模释放将进一步加速全球变暖。本章将通过模拟研究和实际观测数据，分析这种“正反馈循环”的可能性及其可能带来的灾难性后果。 然而，天然气水合物也并非全然是负面因素。本章将探讨它们在应对气候变化方面的潜力： 清洁能源： 如前所述，将其开发为替代化石燃料的能源，可以减少对传统能源的依赖，从而降低碳排放。 碳封存： 利用二氧化碳置换水合物的技术，不仅能获取能源，还能将捕获的二氧化碳永久封存在海底，实现负碳排放。 我们将审视当前科学家们正在进行的研究和实验，旨在了解如何安全、有效地利用天然气水合物，以实现能源开发与环境保护的双重目标。本书将强调，对天然气水合物的深入研究，是理解和应对未来气候变化的关键一环。 第五章：未来的方向——天然气水合物研究的现状与展望 天然气水合物的研究是一个充满活力且快速发展的领域。本章将回顾当前的研究进展，并展望未来的研究方向。 我们将介绍目前国际上主要的天然气水合物研究项目和科研机构，以及他们在勘探、监测、模拟和开采技术方面的最新突破。从先进的地震成像技术到精密的实验室模拟，从对天然气水合物分解动力学的深入理解，到对海洋生态影响的严谨评估，都将一一呈现。 未来的研究将集中在以下几个关键领域： 更精确的资源评估： 发展更先进的地球物理和地球化学方法，对全球天然气水合物的储量和赋存状态进行更精确的评估。 高效安全的开采技术： 进一步优化现有的开采技术，开发更具经济性和环境友好性的新型开采方法，特别是针对复杂地质条件下的作业。 环境影响的深入研究： 加强对天然气水合物分解可能引发的海底地质灾害和海洋生态环境影响的研究，建立完善的风险评估和预警机制。 耦合模型的建立： 构建能够模拟天然气水合物、海洋环境和气候系统之间复杂相互作用的数值模型，为政策制定提供科学依据。 多学科合作： 促进地质学、地球化学、海洋学、工程学、环境科学以及经济学等多个学科的交叉融合，共同推动天然气水合物领域的科学与技术进步。 结语 《深海奇迹：沉积物型天然气水合物的探索与应用》不仅仅是一本关于科学发现的书，它更是一曲人类探索未知、挑战极限的赞歌。天然气水合物，这些隐藏在深海沉积物中的“沉默的巨人”，正以其巨大的能量和深刻的气候意义，影响着我们对地球未来的认知。通过这本书，我们希望唤起更多人对这片神秘海洋的关注，对地球资源的审慎思考，以及对科学探索的不懈追求。未来的道路充满挑战，但也充满希望，而对天然气水合物的深入了解，正是我们迈向更美好未来的重要一步。

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