冰與火之歌 – 冰島的火山與地熱資源


位於冰島格林達維克的藍潟湖與後方正在冒煙的斯瓦爾松吉地熱發電廠。(圖/何恭睿)

冰島,這個位於北大西洋中部的小島國,以其壯麗的自然景觀和活躍的地質活動而聞名於世。這裡的地熱資源和火山爆發,猶如冰與火的交響曲,描繪出一幅生動的地質畫卷。

分裂的板塊邊界(Livin’ on a plate)

冰島位於大西洋中洋脊,屬於北美版塊(North American Plate)與歐亞版塊(Eurasian Plate)交接位置,在地質上是一條張裂的板塊邊界,使得這裡的地殼極為活躍。隨著大西洋板塊的不斷擴張,岩漿從地殼深處上升,填補板塊之間的裂縫,也因此伴隨了頻繁的火山爆發。在冰島,您可以親眼目睹這壯闊的地質活動、感受源自地球內部的巨大能量。冰島的火山活動非常頻繁,平均每 4 到 5 年就有一次火山爆發。這些火山不僅塑造了冰島的地形,更帶來了豐富的地熱資源。火山爆發釋放出的熱量,被地下水吸收而形成了天然的地熱庫。冰島人利用這些地熱資源來供暖、發電,甚至是溫泉療養,實現了與大自然的和諧共生。

A walking on the plate boundary,位於板塊交接的辛格維利爾國家公園(Þingvellir National Park)目前還在持續張裂中。(圖/何恭睿)
A walking on the plate boundary,位於板塊交接的辛格維利爾國家公園(Þingvellir National Park)目前還在持續張裂中。(圖/何恭睿)

當火山遇見冰川(Subglacial Volcano)

猛烈的火山爆發看起來一發不可收拾,但是如果位於高緯度的火山群上面覆蓋了一層厚厚的冰川,就像在高溫的岩漿上面加了一個冰蓋,這樣的相互作用我們稱之為冰下火山爆發(subglacial eruption)。冰下火山在中低緯度的國家並不常見,但在冰島地區則相對頻繁可見。當岩漿穿透地殼上升,受阻於上方覆蓋厚實的冰層,導致噴發物無法立即到達地表,而滾燙的岩漿與冰層接觸後導致快速融冰,產生大量的融水。冰下火山噴發的一種特殊地形為陡峭的側面和相對平坦的頂部,由噴發物質冷卻後堆積形成,這種特殊的地貌,火山學家們稱之為方山(table mountains)。

冰島黑沙灘(Reynisfjara Beach)玄武岩柱狀節理,皆由基性岩漿噴發冷卻或風化形成。(圖/何恭睿)
冰島黑沙灘(Reynisfjara Beach)玄武岩柱狀節理,皆由基性岩漿噴發冷卻或風化形成。(圖/何恭睿)
距離冰島首都雷克雅維克最近的索爾黑馬冰川(Sólheimajökull)。照片中可見冰藍色逐漸縮減的冰川與融冰,後方可見頂部平坦的方山。(圖/何恭睿)
距離冰島首都雷克雅維克最近的索爾黑馬冰川(Sólheimajökull)。照片中可見冰藍色逐漸縮減的冰川與融冰,後方可見頂部平坦的方山。(圖/何恭睿)

除了冰下火山,冰島還以活躍的間歇泉而著名。間歇泉的形成條件主要是由於地熱活動和特定的地質結構。由於冰島位於大西洋中脊,地殼較薄,地熱活動活躍。地下水滲透到熱源附近被加熱,轉變為高壓蒸汽,當壓力足夠大時,蒸汽會將熱水推向地表形成噴發。這些噴發具有周期性,因為在每次噴發後地下水需要一段時間再次累積、加熱。特定的地下結構,如岩石節理和裂隙,促進了地下水的滲透、積聚和加熱,典型例子如每隔幾分鐘就能噴發一次的史托克間歇泉(Strokkur Geyser),充分展示了冰島豐富的地熱資源。

史托克間歇噴泉大約每 10-20 分鐘噴發一次,當噴泉壓力累積到噴發的臨界點時,水面開始擾動,瞬間“碰”一聲,可以看見 20-30 公尺高的間歇泉。(圖/何恭睿)
史托克間歇噴泉大約每 10 – 20 分鐘噴發一次,當噴泉壓力累積到噴發的臨界點時,水面開始擾動,瞬間“碰”一聲,可以看見 20 – 30 公尺高的間歇泉。(圖/何恭睿)

冰島的地熱資源與永續發展(Green Geothermal)

冰島的地熱資源在其永續發展中扮演了重要角色,約 90% 的家庭供暖和超過 25% 的電力來自地熱能。冰島透過 IceLink 海底電纜向英國輸電的計畫,將成為再生能源出口大國,並因低成本的穩定供電促進了資訊產業的發展。地熱資源在冰島被視為全民共享的經濟財富,從傳統供暖轉向現代地熱發電僅用了 30 – 40 年,配合水力資源實現了再生能源和潔淨能源的目標。

臺灣位處火環帶,同樣擁有豐富的地熱資源,但目前面臨開發技術與土地的挑戰。借鏡冰島的經驗,臺灣可以透過多樣化的地熱資源利用建立完整的綠色能源產業鏈,並透過政策上的綠色電力認購和零碳足跡獎勵等措施,吸引企業投資地熱能源,推動綠色能源的發展。臺灣應善用科技優勢,加速綠色能源的發展,實現能源自主。

地熱電廠的尾水利用(Blue Lagoon)

冰島藍潟湖(Blue Lagoon)是全世界最大的露天溫泉,天藍色的湖面與深灰色的玄武岩像是一幅水墨畫,是冰島人的引以為傲的藍色天堂,以其獨特的地熱海水聞名。水的藍色是由其中的矽土和礦物質反射陽光形成,儘管夏季海藻增生可能使水呈現綠色,但大部分時間遊客依然能欣賞到它獨特的藍色美景。此區富含矽、海藻和礦物質,這些元素賦予了藍潟湖其滋養肌膚的特性。藍潟湖的形成源自於斯瓦爾松吉(Svartsengi)地熱發電廠周圍的火山熔岩,據推測形成於 1226 年的一次火山噴發。這些熔岩的孔隙曾經使得地熱流體有效循環利用,但隨著時間的推移,這些孔隙被二氧化矽沉澱所堵塞,導致地熱電廠的排放出的水逐漸在地面聚集,形成了今日著名的藍潟湖。

現今,藍潟湖已被冰島居民發展成為知名的觀光景點。藍潟湖的水溫恆定在 37℃ 至 39℃ 之間,全年保持穩定。這片地熱海水不僅享有美容養顏的聲譽,也成為冰島地熱資源多元化利用的典範,用於發電、溫室農業、水產養殖以及日常生活用水和供暖。

位於冰島格林達維克的藍潟湖與後方正在冒煙的斯瓦爾松吉地熱發電廠。(圖/何恭睿)
位於冰島格林達維克的藍潟湖與後方正在冒煙的斯瓦爾松吉地熱發電廠。(圖/何恭睿)

火山之舞(Live show)

在我們訪問冰島的最後幾天,距離我們住宿約 50 公里的地方發生了一次火山爆發。這是自去年 12 月以來一系列火山活動的最新一次,噴發始於 2024 年 5 月 29 日中午,岩漿衝出地表,以每秒 1500 立方公尺的速度噴湧數小時。火山爆發再次覆蓋了道路並威脅到格林達維克鎮。火山活動也迫使著名的藍色瀉湖地熱溫泉再次關閉並疏散人員。

6 月 2 日, Landsat 8 衛星拍攝了持續噴發的影像。火山活動沿著長達 3.4 公里的裂隙,在初始爆發後逐漸平息。根據冰島氣象局的報告,自 3 月的噴發以來,裂縫下已經積聚了 1800 萬立方公尺的岩漿,這是自 2023 年秋天首次侵入岩體形成以來的最大岩漿量。

所幸,雷克雅內斯半島的火山噴發屬於裂縫噴發(fissure eruption),這類噴發通常不會引起大規模爆炸,也不會將大量火山灰散布到平流層。與先前的爆發活動一樣,這次火山爆發並沒有影響冰島的對外交通;諸如此類的噴發往往會釋放出很少的火山灰,火山灰主要由非常細小的硫酸鹽(SO4)顆粒組成,當二氧化硫和其他火山污染物在陽光下與氧氣和水蒸氣混合時形成。

結語

冰島的火山活動雖然具破壞性,但也帶來了豐富的地質資源和壯麗的自然景觀。這些活火山吸引了來自世界各地的地質學家和遊客,前來探索其獨特的地質現象與景觀。這次訪問不僅讓我們了解到冰島在地熱資源開發方面的先進技術和成功經驗,也為臺灣未來的地熱開發提供了重要參考。冰島的經驗告訴我們,地熱資源的開發需要長期的規劃和社區的支持,只有如此,才能實現永續的綠能發展。

本文結束分隔線

本著作由本館研究人員所提供,博學多文團隊編輯製作,以創用CC 姓名標示–非商業性– 禁止改作 4.0 國際 (CC BY-NC-ND 4.0) 授權條款釋出。若需要使用本篇的文字、圖像等,請洽本館出版室。

珊瑚礁中的微生物岩之謎

來去菲律賓走一遭,探訪巴丹島與綠島、蘭嶼的前世今生!

濁水溪石頭有文化!認識「螺溪石」