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一、概述

冰岛靠近北极圈,几乎整个国家都位于火山岩上,而冰川又占了国土面积的近八分之一,冰岛是世界上温泉最多的国家，被称为“冰火之国”。

冰岛是地球上争议相对较少的热点之一，位于北大西洋格陵兰岛和斯堪的纳维亚半岛之间，最高海拔高出海平面大约m，新生代火山岩覆盖面积超过km2，其中30%超出海平面之上，地壳厚度10-40km（Gudmundsson,）。

冰岛地形图（据谷歌地球）

冰岛卫星遥感图（据必应地图）

冰岛独特的地质构造蕴藏着丰富的地热资源,全国约九成居民利用地热取暖,约三分之一的电力来自地热发电站。

经过几十年的努力,冰岛掌握了世界先进的地热利用技术,减少了对化石燃料的依赖。目前冰岛所有电力都来自水电、地热发电等清洁能源,同时该国还建起了完整的地热利用体系,所有供暖系统都使用地热。现在，冰岛廉价的可再生能源遍布全国，地热让城市里所有的街道和停车场在冬天里都很温暖，地热能的开发还广泛用于工业和民用建筑取暖、海水养殖、城市热水供应等方面（楚杰，）。

在冰岛，交通系统中仍飘荡着化石燃料的味道，汽车、公共汽车、捕鱼船队都依赖进口的石油和天然气（楚杰，）。

二、冰岛的地热资源

冰岛是世界上地热资源最丰富的国家，全国共有地热区余处，87%的人口使用地热供暖，年利用地热能发电达到50亿度，并逐年增加（蒋喆等，）。“雷克雅未克”在冰岛语中的含意就是“冒烟的港湾”。

冰岛地热分布图（据Armanssonetal.,）

红色圆点表示位于火山活动区域的高温区域，黄色点代表了温泉

冰岛地热田分布与火山断裂带具有密切的空间分布关系。冰岛将地下m左右、温度高于℃的地区定为高温区，低于℃的地区定为低温地区。冰岛已探明高温地热体系70余个，其中，已开发的高温地热田(区)21处，全部分布在新火山活动带内（蒋喆等，）。

冰岛地理图（据互联网资料）

冰岛Fontana地热温泉（据互联网资料）

冰岛地热资源分布图（据互联网资料）

冰岛深部钻探项目(IDDP)依赖于冰岛能源公司和冰岛政府联合体两个国际伙伴的长期合作，目的是调查更深、更高温地热资源的经济价值。他们达成协议，由Reykjanes、Hellisheidi和Krafla地热田的运营商，将各自出资的钻探3至4km深的井孔，IDDP将出资将这些井加深至4km以上，以达到℃以上的温度，基本目标是探索超临界水热流体作为可能的能源。超临界流体具有高热值，将大幅度提高质量传递和化学反应速率（WilfredA.Eldersetal.，）。

冰岛新火山裂谷带高温地热系统的横剖面示意图，展示IDDP的钻探目标

（WilfredA.Eldersetal.，年）

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冰岛高温地热系统中许多钻井的温度梯度遵循沸点-深度曲线（BPD）

K=Krafla，RN=Reykjanes，NJ=Nesjavelill（Frieleifssonetal.，3年）。

冰岛地热系统示意图（据互联网资料）

冰岛在长期利用地热过程中,摸索出一套科学高效的梯级利用技术。即从地热井中抽出高温热水和蒸汽,经分离后用高温蒸汽进行发电；用高温热水将低温地表水(多为湖水)加热至80℃左右后输入市区,供居民住宅、游泳池等采暖使用;通过热交换器冷却后的地热水含有大量对人体有益的矿物质,则用于温泉疗养区;此后的地热水温度依然较高,经处理后用于绿色温室种植、养殖业的供热（武选民等，7）。

冰岛政府十分重视地热资源的可持续开发与环境保护，相继制定了《地下资源研究和使用法》、《自然保护法》、《环境影响评估法》以及《能源法》等多部法律，对地热资源勘探、开发及利用等各个环节做出了明确规定（华明，7）。

冰岛火山-断裂系统示意图（武选民，7）

三、冰岛地热的形成机理

冰岛地热田分布与火山断裂带具有密切的空间分布关系。

冰岛的裂谷地貌及其断裂分布图（据互联网资料）

冰岛西南部辛格维利尔(Dingvellir)国家公园大裂谷（据互联网资料）

冰岛西南部辛格维利尔(Dingvellir)国家公园大裂谷的水下摄影（据互联网资料）

冰岛地热温泉形成模式图（蒋喆等，）

冰岛全岛高、中、低温地热田遍布全国，温泉、气孔星罗棋布，并广泛应用于发电、温室、渔业、工业、融雪、旅游等行业。现代火山－断裂带遍布冰岛全区，并且拥有广阔的冰川覆盖区，4个冰原分布于冰岛中部和东南地区，为其提供了良好的水热交换环境（蒋喆等，）。

距离上次事故11年后，冰岛的火山学家终于准备要打开通往“地狱”的大门（《科学》网站），冰岛地热研究中心正计划从Víti（冰岛语中的“地狱”）火山口边缘打一口深井。年，冰岛人试图在Víti挖地热井，以获取地热能，然而钻井人员不小心刺穿隐藏岩浆房。岩浆房喷出蒸汽和玻璃质碎片后迅速冷却，这个钻孔创造了有史以来最热的地热井，随后钻井套管报废。年钻探获得的玻璃质碎片表明，岩浆不仅是液态的，而且是循环的、与下方的熔体相互作用(PaulVoosen,)。

年打穿岩浆层如今，研究人员正计划再战上回被穿透的岩浆房，将使用更坚固的设备，以创建世界上唯一的长期岩浆观测站(PaulVoosen,)。

年，冰岛地热能勘探意外地钻探到地下岩浆房，喷出蒸汽和玻璃质碎屑

（据PaulVoosen，）

四、地质背景

冰岛的国土面积为×km2，海岸线长km（蒋喆等，）。冰岛坐落于大西洋中脊，尽管全境1/8的面积被冰川覆盖，但却同时拥有32万个死火山，占地4万平方公里。冰岛主要是裂隙式火山喷发的典型代表，地处大西洋中脊火山带，其本身属于大洋火山岛。

全岛主要由玄武岩组成，占火山覆盖面积的92%，此外，还有4%的玄武安山岩及少量英安岩和英安流纹岩。冰岛可划分为中新世—早上新世岩层、晚上新世—早更新世岩层、晚更新世岩层及冰后期岩层（蒋喆等，）。

冰岛形成时间较短，冰岛是由于地幔柱上涌而形成的碱性玄武岩区，属于周期性的海底岩浆活动和海底火山喷发而形成的火山岛（蒋喆等，）。

冰岛地质简图（据互联网资料）

雷克雅尼斯半岛(Reykjanes)洋中脊（据互联网资料）

冰岛地区的活动构造图（J.A.Karson，）

红点为冰岛气象局（7-年）监测到的地震震中分布。根据ISNET测量，相对于稳定的北美克拉通，黑色箭头代表冰岛在95%的置信椭圆中，具有水平GPS观测站速度。绿色箭头从NUVEL-1A板块运动模型预测欧亚大陆相对于稳定北美克拉通的速度。KR为Kolbeinsey洋脊；RR为雷克雅纳洋脊；TTZ与Tjornes为转换带；南冰岛地震带；NRZ，北部裂谷带；ERZ为东部裂谷带。

冰岛地质简图（蒋喆，）

1-全新世沉积物;2—全新世玄武岩及熔岩地层;3—晚更新世枕状熔岩及相关沉积物地层;4—晚更新世熔岩与沉积物互层;5—晚上新世－早更新世玻质玄武岩及相关沉积物岩层;6—中新世－早上新世玄武岩及相关沉积物岩层;7—冰原;8—城市

冰岛周围的海底深度及构造图（Foulgeretal.,）

冰岛裂谷系的地质构造简图（据互联网资料）

冰岛的构造剖面图(Hjartarsonetal.,)

冰岛东部地质剖面图（Sigmundsson，6）

展示熔岩堆积地层发生掀斜，也有人认为是冰川融化后地壳回弹所造成

冰岛地处亚欧板块与北美板块交界处，两大板块的交界线从西南向东北斜穿全岛，且每年以大约２厘米/年的速度向两侧扩展（刘刚等，）。它是自早中新世以来，由从大西洋中脊裂谷带喷发出的上地幔物质-岩浆等火山喷发物冷凝堆积而成。冰岛现有的火山活动、地热资源也均沿着该裂谷带发育（刘刚等，）。

冰岛板块边界的构造略图（J.A.Karson，）

主要包括：火山中心和裂谷带（黄色）、迁移转换断层和广泛的脊状平行走滑断层。

假断层（黑线近似位置）在生长裂谷（绿色）处形成的束缚地壳。粗黑线代表活动断层，长虚线代表废弃裂谷，短虚线代表震中线性构造。离散边界：RR，雷克雅纳洋脊；KR，科尔拜恩西洋脊；NRZ，北部裂谷带；CRZ，中央裂谷带；ERZ，东裂谷带；SRZ，锡费尔斯裂谷（火山）带，WRZ，西裂谷带；SISZ，南岛地震带；TTZ、Tjornes变换带；HFF，Husavik-Flatey断层；其他位置：DL、Dalvik线性构造；EY，Eyjafjarearall洋脊；F，Flateyjarskagi洋脊；GFZ，格里姆赛断裂带；KF，Kerlinger断层；M，梅拉卡塞尔塔；RP，雷克雅纳半岛；S，苏特赛火山；SK，Skagi；维斯特曼群岛。走滑断层（红色右旋和蓝色左旋）

冰岛板块边界带（PBZ）构造特征示意图（据J.A.Karson，）

宽、浅灰色箭头显示中地壳和地幔从热点流向裂谷尖端向北（NP）和南（SP）的流动方向。假断层（Pseudofaults）（虚线）截断SISZ和TTZ的转换断层结构，伸展造成与裂谷平行方向的走滑断层作用（红色右旋；蓝色左旋），影响PBZ地区内超过50km宽的地壳区域。地壳块体的旋转方向与南北方向不同，造成伸展穿过中央裂谷带（CRZ）

五、冰岛形成的地质历史

通过地震震中分析及地震剖面结构推测冰岛热点的地幔柱中心位于64°N,16°W，与美亚板块边界（即雷克雅内斯洋中脊与科贝塞恩洋中脊连线）相距大约km。冰岛冰岛玄武岩高原一般认为是是热点和洋中脊相互作用的结果。尽管截止到目前为止，冰岛发现的最老的年龄为14Ma,冰岛热点往往被认为在24Ma开始活动，并形成了北大西洋大火成岩省（NorthAtlanticIgneousProvince）。

冰岛从距今60Ma开始形成，北大西洋开始发生扩张运动，在洋中脊区形成大量玄武质火山。55～60Ma前，东北大西洋处于拉张阶段，位于古格陵兰岛下方、直径超过km的巨大的地幔柱上涌至古近纪陆相裂谷中并解体（蒋喆等，）。

过去12Ma冰岛裂谷带的地壳增生、重新定位和传播模型

冰岛冰盖之下单成因火山的发育模型（Jean-ClaudeNgaruye，）

A）一系列枕状熔岩在融化湖水深处形成；B）枕状熔岩堆侧面坍塌产生枕状熔岩角砾岩；C）浅水中喷发形成玻璃质凝灰岩；D）熔岩盖在其前积角砾岩三角洲上发育

本文据（李江海，，《世界地质学》（讲义））修改补充