热导率
热导率K(单位W rrf1 K"1)描述了材料传递热量的能力。盐(K~6 W m“1 K”1)等材料是有效传热的导体，而空气(K~0.025 W m“1 K’1)等气体是绝缘体。大多数现代热流探头在确定平衡温度后立即就地测量沉积物的热导率。通过应用傅里叶热传导定律，将这些电导率值与热梯度测量相结合，得到热流q=-K'dT/dz (mW m"2的单位)。负号表示热量从海底流出，方向与温度梯度随深度增加而增加的方向相反。如果q在海底垂直柱内恒定，水合物的低热导率(-0.5 W m“1 K”1)相对于典型饱和海洋沉积物(0.7至1.3 W m“’K”1)意味着水合物含区内的热梯度必须大于水合物缺乏区，如图2a所示。
两种类型的实验室测量与测定水合物和含水合物沉积物的热导率有关。第一种测量是对常规活塞取心或取芯过程中回收的沉积物进行测量海洋钻井并使用针状探针(Von Herzen和Maxwell, 1959)通过岩心衬垫插入沉积物。在测试以确保沉积物处于热平衡后，引入已知的热量，并测量沉积物的温度响应作为时间的函数。将温度记录解释为时间的函数可以得到热导率的估计(Jaeger, 1956, 1958)。由于这些测量只能在岩心达到周围环境的热平衡后才能完成，因此热导率值仅适用于水合物分解后的沉积物基质和相关孔隙流体。为了估算原始三组分(水合物、孔隙流体、沉积物)混合物的导电性，需要关于水合物原位浓度、纯水合物的热导率以及控制多组分混合物热导率的有效介质模型的附加信息。
温度
温度k«-o
O丙烷水合物Osand &甲烷水合物
-纯冰纯水
Temperalure(°C)
图2。(a)例子a(1)传导热梯度，(2)受流体向上平流影响的热梯度，(3)在水合物区域内增加的热梯度(低热导率)以保持恒定的热流q。(b)斯隆(1998)之后水合物、水合物-沉积物混合物、水冰和其他物质的热导率结果的更新汇编。用星号表示的测量由deMartin et al.(1999)完成或由deMartin (pers.)提供。通讯)。
第二类实验室热导率测量是对合成的纯水合物或作为水合沉淀物混合物的一部分进行的。直到最近，大多数实验室热导率测量都使用结构II丙烷(Stoll和Bryan, 1979)或四氢呋喃(Ross和Anderson, 1982)水合物或结构I甲烷水合物保持在P-T条件下，而不是典型海洋沉积物的特征(例如Stoll和Bryan, 1979)。这些实验和其他关于含有各种客体气体分子的水合物的实验(Sloan, 1998)证实，水合物的热导率很低，估价值为~0.5 W m”1 K’1。相比之下，经常与水合物进行比较的水冰的热导率为2.23 W m“1 K”1。最近，deMartin等人(1999)报道了第一个现代实验，利用Stern等人(1996)技术合成的水合物，在更具有大陆边缘特征的P-T条件下限制甲烷水合物和水合物-砂混合物的导热性。关于纯水合物的实验以及热导率随系统中气体、沉积物和水合物比例变化的计算仍在进行中。图2b总结了水合物、水合物-沉积物混合物和冰的现有热导率数据。
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