——首次提出天然气水合物成核机制的笼子吸附假说。该假说预测了天然气水合物在成核过程中，首先形成水合物非晶相的新观点。这一假说与国际同类假说相比，能够更为准确地描述水合物晶体的形成过程。在此基础上，研究团队还建立了笼子识别方法，并定量确认非晶相的存在，实测出天然气水合物成核发生时溶解甲烷的临界浓度为0.05摩尔(约每立方纳米1.7个分子)。由此验证了笼子吸附假说，受到了国际同行的高度关注。
——建立了南海北部天然气水合物的综合识别方法。在天然气水合物地球物理响应机理研究上，发现纵横波速度增量是识别水合物引起的高速异常的重要地球物理参数，并利用精细处理的纵横波速度增量比剖面能够准确刻画水合物空间分布形态。在地球化学及生物学机理研究方面，首次获得了水合物稳定带中不同甲烷相态的微生物及宏生物组合特征，以及冷泉环境下氧化—还原界面附近生物地球化学响应特征。
——开展了南海北部天然气水合物开采基础理论研究，采用主流的数值模拟方法——格子Boltzmann方法对天然气水合物分解过程的流动特性进行研究，深入讨论了其多相流动机理及相关基础物性理论，针对南海北部典型天然气水合物藏，分别从微观、介观及宏观角度，成功揭示了目前常用的天然气水合物开采方法的传热和传质机理。
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