海水-水合物体系甲烷扩散-水合动力学的拉曼光谱研究

水合物矿层70%处于海水-水合物二相体系，该体系水合物成核生长、溶解扩散的动力学过程是揭示海底水合物矿层形成消亡的重要途径。本研究拟开展水合物生长-溶解这一可逆过程实验，用拉曼光谱对海水中甲烷水合物成核生长、溶解扩散的动力学过程进行原位观测，检测溶液中甲烷-水-盐体系浓度和结构变化信息，系统地测量含水合物体系甲烷在低温高压条件下的扩散系数，考察水的结构和扩散系数对水合物生长-溶解过程中溶液甲烷浓度量变的响应，揭示海水中溶解甲烷空间分布变化与水合物生长-溶解之间的耦合规律。为研究海洋水合物矿床的形成、分析水合物在海水中的保存时间、模拟现今海底水合物矿层的动态聚散与环境效应提供重要的过程信息和动力学参数。同时，有望查明水合物成核与分解过程中流体内甲烷周围水的结构变化，揭示海水中甲烷和水相互作用形成水合物固体的机理，为验证Sloan的水合物成核过程假说提供重要的实验证据。