甲烷氣水包合物

甲烷氣水包合物（Methane ice），也稱作甲烷水合物^[1]、甲烷冰、天然氣水合物或可燃冰，為固體形態的水於晶格（水合物）中包含大量的甲烷。最初人們認為只有在太陽系外圍那些低溫、常出現冰的區域才可能出現，但後來發現在地球上許多海洋洋底的沉積物底下，甚至地球大陸上也有可燃冰的存在，其蘊藏量也較為豐富。甲烷氣水包合物作為石油、天然氣的新時代替代能源而備受期待。

甲烷氣水包合物存在於低溫高壓的環境，在海洋淺水生態圈中是常見的成分，他們通常出現在深層的沉澱物結構中，或是在海床處露出。甲烷氣水包合物據推測是因地理斷層深處的氣體遷移，以及沉澱、結晶等作用，於上升的氣體流與海洋深處的冷水接觸所形成。

在高壓下，甲烷氣水包合物在18°C的溫度下仍能維持穩定。一般的甲烷氣水化合物組成為1莫耳的甲烷及每5.75莫耳的水，然而這個比例取決於多少的甲烷分子「嵌入」水晶格各種不同的包覆結構中。據觀測的密度大約在0.9 g/cm³。一升的甲烷氣水包合物固體，在標準狀況下，平均包含168 升的甲烷氣體。

甲烷形成一種結構一型水合物，其每單位晶胞內有兩個十二面體（20個端點因此有20個水分子）和六個十四面體（tetrakaidecahedral，24個水分子）的水籠結構。其水合值（hydratation value）20可由MAS NMR來求得。甲烷氣水包合物頻譜於275 K和3.1 MPa下記錄，顯示出每個籠形都反映出峰值，且氣態的甲烷也有個別的峰值。

天然存量

甲烷氣水包合物受限於淺層的岩石圈內（即< 2000 m深）。此外，發現在一些必要條件下，惟獨在極地大陸的沉積岩^[2]，其表面溫度低於0 °C，或是在水深超過300 m，深層水溫大約2 °C的海洋沉積物底下。大陸區域的蘊藏量已確定位在西伯利亞和阿拉斯加800 m深的砂岩和泥岩床中。海生型態的礦床似乎分布於整個大陸棚（如圖），且可能出現於沉積物的底下或是沉積物與海水接觸的表面。他們甚至可能涵蓋更大量的氣態甲烷。甲烷氣水包合物估計蘊藏量為天然氣的2~10倍，卻因為開採困難，目前尚無法商業化。

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