4.可燃冰
“可燃冰”,即天然气水合物,是在一定的温压条件下,由天然气与水在高压低温条件下形成的外观似冰的白色或浅灰色固态结晶物质,外貌极似冰雪,点火即可燃烧,故又称之为“可燃冰”“气冰”“固体瓦斯”等。因其成分的80%-99.9%为甲烷,又被称为“甲烷天然气水合物”。作为一种新型的烃类资源,天然气水合物具有能量密度高、分布广、规模大、埋藏浅、成藏物化条件好、清洁环保等特点,被喻为未来石油的替代资源,是地球上尚未开发的最大未知能源宝库。从能源的角度看,“可燃冰”可视为被高度压缩的天然气资源,每立方米能分解释放出160-180立方米的天然气。科学家估计,地球海底天然可燃冰的蕴藏量约为500万亿立方米,相当于全球传统化石能源(煤、石油、天然气、油页岩等)储量的两倍以上,是目前世界年能源消费量的200倍。全球的天然气水合物储量可供人类使用1000年。天然气水合物在自然界分布非常广泛。按照天然气水合物的保存条件,它通常分布在海洋大陆架外的陆坡、深海和深湖以及永久冰土带。大约27%的陆地(极地冰川土带和冰雪高山冻结岩)和90%的大洋水域是天然气水合物的潜在发育区,其中大洋水域的30%可能是其气藏的发育区。
据中国国土资源部、中国地质科学院矿床所、广州海洋地质调查局研究表明,南海北部、西部、东部、南部均具有良好的水合物成矿物化条件和地质构造环境,是“可燃冰”重要分布区域。
(1)地貌条件
南海是一个菱形海盆,北东向长1600公里,东西向宽700千米,水深3000-4400米之间。陆架边缘大体沿200米水深线延展,陆坡与深海平原的边界大约沿3000米水深线延伸。北部广东陆架宽150-300公里,南部巽他陆架宽600公里,是世界上最宽的陆架之一。东部和西部陆架很窄,仅数十公里。南海水深大于300-400米的陆坡和陆隆区域面积达93万平方公里。南海陆坡地形复杂多变,整体呈阶梯状下降,被切割得支离破碎,发育有海岛、海槽、海谷、海山、海丘、陡坡、陡坎、海底高原、陆坡台地、海底滑塌及海底扇等各种构造地貌。
(2)沉积条件
随着南海中央海盆的扩张,北部陆坡区自渐新世以来基本处于拗陷沉期。以滨、浅海——半深海沉积环境为主,有较多的陆源物质注入,沉积速率高。特别是中中新世之后,南海以区域性热沉降为主,沉降速率较大,同时陆地沉积物的快速补充、碎屑供给增大、沉积物快速堆积都使陆缘沉积速率加大。
(3)构造条件
该区在早白垩世末、始新世末和中中新世末发生3次构造运动,对陆坡区地质构造演化起了重要作用,尤以中中新统之下沉积盖层断裂构造发育,有些断裂自基底断至海底,既控制着陡坡地形的形成,又有利于烃气向上远距离输送;而晚中新世以来的构造活动趋于平静。长期平静有利于水合物的保存,具备形成水合物的地质构造环境。
中新生代这里经历过一系列构造运动发育着一些断层。这些断层可达以上的地层,有利于下面沉积中的流体沿断层进入中中新世以后的地层中。中中新世以后的沉积目前已处于天然气水合物的稳定带之中,除它们自生的气体可用于生成天然气水合物外,下部沉积生成的气体溶于水中,并沿断层向上流入中中新世以后的地层中,为形成天然气水合物提供了物质补给。
(4)烃气条件
中新世以来,这里构造运动很少,只是发生区域沉降,在稳定环境中沉积了一套近水平沉积。这一时期陆坡上的沉积速率较高。沉积速率高可在沉积中积累大量有机物,经细菌降解成为甲烷,为烃气形成提供充足的物源。
(5)地温条件
从整体来看,南海北部地温梯度分布不均匀,且随水深增大,地温梯度有增高的趋势。在水深较浅地带,地温梯度相对较低,约24℃-59℃/公里;在水深较大的地带,地温梯度相对较高,约83℃-90℃/公里。南海陆坡具有快速堆积的充足物源以及低温高压环境,是形成水合物的有利地区。因此,专家认为南海陆坡和陆隆区应有丰富的天然气水合物矿藏。专家根据南海地区天然气水合物矿藏的资料,参考世界上有关水合物的一些参数,初步估算南海地区天然气水合物的资源量为8.45×1013立方米,相当于845亿吨的油当量。
中国科学家目前已在南海北部陆坡、西沙海槽和东海南坡等3处发现天然气水合物存在的证据。从南海的水深、沉积物和地貌环境来看,它是中国天然气水合物储量最丰富的地区。初步勘测结果表明,仅南海北部的天然气水合物储量就已达到中国陆上石油总储量的一半左右;此外,在西沙海槽也已初步圈出天然气水合物分布面积为5242平方公里,其资源量估算达4.1万亿立方米。按成矿条件推测,整个南海的天然气水合物的资源量相当于中国常规油气资源量的一半。
2007年5月,广州海洋地质调查局组织实施了中国首个可燃冰钻探航次,在南海北部神狐海域,历时52天,完成先导孔钻探8个、取心孔钻探5个,在其中3个钻孔发现并获取了可燃冰实物样品,实现了南海可燃冰勘探的重大突破。研究人员在140平方公里的钻探目标区内,圈定出11个可燃冰矿体,含矿区总面积约22平方公里,矿层平均有效厚度约20米,预测储量约194亿立方米。而南海尚待钻探证实的可燃冰富集区还有很多,南海北部、西部和南部陆坡以及东海陆坡等海域均具有巨大的可燃冰资源潜力,有待进一步加强勘探评价。
5.其他矿产资源
南海除了其丰富的油气资源、金属资源、磷矿资源和天然气水合物外,其他矿产资源的储量也相当可观。包括建筑材料、化工原料、地下热矿和肥水等矿产资源。建筑矿产类,石英石在广西北部湾分布较多,是中国重要的石英砂产地;石墨、白云母、石灰岩等在广东、海南分布甚广。化工原料类泥炭、硫化矿物在广东、广西海岸多有分布。在岩浆作用下形成的海岸带热矿水在广东、海南海岸发现多个储量点,具有广泛的开发利用前景。在珠江三角洲第四纪沉积层中,还埋藏着一种氨态氮地下水,被称为地下肥水,具有作物肥料效能,是一种特殊的矿产资源。