我国深海可燃冰保真取样技术取得重大突破 创世界纪录

问题:深海可燃冰“取不回、存不住”长期制约研究与应用 可燃冰广泛分布于深海沉积物中,被认为是潜的新型清洁能源。但它对压力和温度极为敏感——一旦离开海底原位环境——压力下降、温度波动就可能使样品迅速分解或结构发生变化,实验室难以复现其真实物性与形成过程。长期以来,样品在“离底—上浮—转运—保存”全过程中难以保持原位状态,成为国际科研与工程应用共同面临的关键瓶颈。 原因:极端环境叠加全流程耦合难题,突破依赖系统工程能力 深海作业处于高压、低温、强扰动环境。样品获取不仅要在海底完成取心与密封,还要在上升过程中抵御外界压力与温度变化,并在后续存储与转移中保持连续稳定。以往技术往往只在某一环节有所突破,但难以同时兼顾保压、保温与结构真实性,导致样品“上来就变”。要真正解决问题,需要以系统工程方式贯通取样、封存、保温、存储与转运,使关键实验条件尽可能前移到海底作业端。 影响:实现世界首次深海原位保压保温取样,形成关键“标准样本” 9月29日,搭载我国自主研制的深海沉积物(可燃冰)保压保温取样/存储装备,“奋斗者”号在南海海域完成连续作业后返回水面。装备钢筒内样品压力保持在14.5MPa、温度保持在3℃,与海底原位条件一致,成功带回固体可燃冰样本,标志着深海原位“保压、保温、保真”取样取得实质性突破。海试结果显示,该装备在取心、密封、保温、存储及样品转移等环节运行稳定,显著提高了深海样品获取的可靠性与可重复性。 据介绍,该装备采用深部原位自触发保压、主动—被动联合保温等关键技术,保压能力上限可达40MPa,保温范围覆盖0至20℃。通过多层绝热与电加热等手段提升温控稳定性,解决了样品在上浮过程中因环境变化而分解、变形的核心难题。 对策:以十年持续攻关为支撑,完善从“取样”到“测试分析”的技术闭环 此次突破源于长期研发积累。有关团队自2013年起围绕深部岩石与沉积物原位保真取心与测试分析开展系统研发,持续迭代“取心—密封—保存”关键链条:2021年完成原位保压取样验证;2023年推动装备工程化并实现与载人深潜平台适配;本次海试则针对固体可燃冰提出更高要求,最终实现样品在压力、温度与结构状态上的整体保持。下一步,可在现有装备基础上深入完善标准化操作规程,持续积累海试数据,并与实验室测试体系更紧密对接,构建从海底获取到岸基分析的完整技术闭环。同时推动与无人潜航器等多平台协同应用,提升作业效率并拓展适用场景。 前景:支撑深海科学与资源布局,兼顾能源开发与生态风险评估 深海原位保真样品的获得,将为揭示可燃冰成藏机制、甲烷释放规律、沉积物力学特性等基础问题提供更可靠的实证依据,有助于在实验室更真实地复现海底环境,提高模型预测与风险评估水平。在工程层面,该技术可为后续勘探评价、试采工艺验证以及深海装备性能优化提供可对标、可复核的“标准样本”。随着深海资源开发进入“科学认识、工程验证、环境评估”并重阶段,原位保压保温取样能力将成为深海调查研究与资源评估的重要支撑。面向更深海域与更复杂地质条件,相关技术仍需在长期稳定性、批量化取样能力、原位参数监测以及环境扰动控制各上持续提升,以服务更广范围的科学考察与应用验证。

深海探索的价值不仅在于“到达更深处”,更在于把关键样品与关键数据带回并稳定保存,实现可测、可复核。此次深海原位保压保温取样的突破,为认识深海、研究深海与开发评估深海资源提供了新的技术支点。面向未来,持续完善深海装备体系与规范化作业流程,坚持科学审慎与安全底线并重,才能让深海资源调查与海洋科学研究走得更稳、更远。