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天坑是怎样炼成的

天坑是怎样炼成的谣言自然听过就笑,但天坑是什么网友说的充其量叫地陷就在11月中旬,由自然资源部中国地质调查局亲自公布,就下面我们一起来看看吧。

天坑是怎样炼成的

天坑是怎样炼成的

作者 | 丁宝明 中国地质大学

路面塌方!地表塌陷!近年来各地时有“天坑”报道,这些突如其来的灾难,被人冠以“鬼神作怪”、“地震前兆”、“连接地心的通道”、“陨石撞击”之名号,在网上传得玄乎。

谣言自然听过就笑,但“天坑”是什么?网友说的充其量叫“地陷”。

真正的“天坑”其实是一种喀斯特地貌。(喀斯特又称“岩溶”,即水对岩石的溶蚀作用,由此形成的地貌就叫喀斯特地貌)

就在11月中旬,我国刚发现一处世界级天坑群

由自然资源部中国地质调查局亲自公布,就在广西那坡县(后称“那坡天坑群”)。

天坑是怎样炼成的

那坡天坑俯拍图

那坡天坑群由19个天坑组成,大部分容积在百万立方米以上,主要分布在那坡县的城厢镇和龙合乡。这是北回归线(即太阳在北半球能够直射的离赤道最远位置,又称“夏至线”)以南发现数量最多的天坑群。

天坑底部保存有完好的原始植被群落,如董棕、蛇根草、爬树龙、香木莲、棕榈树等,其中的国家二级保护植物董棕群落,林木均有30米以上。如此高大的天坑野生董棕林还是国内首次发现。

天坑群内还发育有丰富多彩的岩溶洞穴、岩溶峡谷、伏流和瀑布等奇妙景观。

因为这些天坑所在位置交通不便,再加一些天坑发育在海拔1000多米的高原上,因此坑内人迹极少,几乎保留了最原始面貌。

天坑是怎样炼成的

地下董棕林(左)和岩溶景观(右)

广西“天坑王国”不虚传

在广西发现天坑群毫不奇怪。事实上,那坡天坑群并不是广西境内唯一的天坑群。广西素有“天坑王国”的美誉,目前世界上发现的天坑大部分都在广西。那坡天坑群的发现进一步确立了其作为“天坑王国”的地位。

国内的超大型天坑群有3个都在广西:最大的乐业大石围天坑群,有29个天坑;此次新发现的那坡天坑群,有19个天坑;第三的巴马盘阳河天坑群,共15个天坑。

为什么广西天坑这么多呢?这和它的地质有关。

天坑俗称“岩溶漏斗”,由岩溶作用形成。而广西是世界上潮湿热带亚热带岩溶发育最完美的地区,岩溶类型多种多样。著名的“桂林山水”就是最典型的岩溶峰林地貌景观。

岩溶发育的地质基础是碳酸盐岩(为可溶性岩石),而广西境内碳酸盐岩分布广、厚度大、质地纯,组合类型还复杂多样,加上其湿热的气候环境,为岩溶地貌的形成和演化提供了硬性支持。

同时广西南近海洋、北连大陆,北回归线横贯中部,处在东亚季风区,年降水量1100~2700毫米,地下河和地表水资源极其丰富。这些因素凑在一起,为“天坑”的形成创造了无可比拟的优越条件。

天坑是怎样炼成的

广西岩溶地貌

此外天坑的出现与地下河亦密不可分。有天坑的地方必然有地下河,哪怕现在已经消失,但曾经的它一定奔流不息。

这种必然联系是由天坑的形成过程决定的。

塌陷形成的“大肚坛”

那坡天坑群就处在定业(地名)地下河流经的区域,该地下河汇水面积约486平方公里,总长26公里,落差近292米。如此规模的地下河让天坑的形成几乎成了必然。

此前岩溶地质学家根据具体成因,将天坑分为冲蚀型和塌陷型两种。其中塌陷型天坑群数量居多。此次新发现的那坡天坑群就属于塌陷型

我们来看看那坡天坑是如何一步步从无到有,再惊艳地出现在我们面前。

  • 首先湍急的定业地下河日夜奔流,将它流经区域内容易侵蚀的碳酸岩慢慢吞蚀,逐渐形成一个个大型的洞穴系统

  • 在这些不断形成的洞穴的裂隙交叉处,慢慢形成溶洞大厅

  • 一些大厅崩塌较快,地下河溶蚀搬运的速度也很快,于是洞顶崩塌形成天窗;

  • 之后经过不断地崩塌、溶蚀和搬运,洞顶彻底崩塌,便形成了现在的那坡天坑(群)。

天坑是怎样炼成的

塌陷型天坑形成示意图

那坡天坑群与之前发现的塌陷型天坑群相比,在形成过程上基本一致。不过,与其他天坑群不同的是,其天坑大多是口小肚子大的“坛子”形状。专家据此判断:这些天坑都很“年轻”。

但这个“年轻”估计也得有上百年(我们期待后续岩溶地质学家给出它们的最终“年龄”)。

罕见的冲蚀型天坑

说完塌陷型天坑,我们也说说冲蚀型。冲蚀型天坑是非常罕见的天坑。不过,国际上有一句话——世界天坑看中国。那这种罕见的天坑我们当然也有了:

重庆的武隆后坪天坑群,便是目前世界上发现的一一冲蚀型天坑群,由地表水冲蚀而成。

冲蚀型天坑形成的地区,其地层结构就像夹心饼干:上层是不连续的稳定岩层,中间是沉积的石灰岩(可溶性岩石),下层又是岩性稳定的岩层。

它的形成过程是这样的:

  • 顶上岩石不连续的地方,部分易被水侵蚀的石灰岩露了出来,地表水于是顺势渗到地下,并在某个地方找到了出水口;

  • 时间一久,顶部石灰岩露出的地方形成了一个落水洞,同时在落水洞和出水口之间形成一条地下河;

  • 落水洞随着汇聚水量的增加变得越来越大,甚至形成一个岩屋;

  • 有一天岩屋崩塌,一个冲蚀型天坑便形成了。

    “天坑”固然是历史悠久,但“天坑”这个词从地方话升级成专业术语,还是十几年前的事。

    在地质领域,2001年前的“天坑”仅是对我国重庆奉节小寨天坑这种景观的特称,当时类似的地貌在各地有着不同的名称,如龙岗、岩湾、石围等。

    2001年,我国著名岩溶地质学家朱学稳教授首次提出“tiankeng”(由中文“天坑”音译而成)一词,将其作为一个专门的喀斯特(岩溶)术语使用。

    在2005年国际天坑研讨会上,国际喀斯特天坑考察组在我国重庆、广西一带进行大量考察,“天坑(tiankeng)”这个术语由此获得国际喀斯特学术界的一致认可,并开始在国际上通用。

    这是继峰林(fenglin)、峰丛(fengcong)后第三个由我国科学家定义,并使用汉语和拼音命名的喀斯特地貌术语。

    少“天坑”,多“地陷”

    在学术界,“天坑”的定义很明确:指发育在碳酸盐岩地区厚度特别大、地下水位特别深的可溶性岩层中,具有巨大容积、陡峭而圈闭的岩壁、深陷的井状或者桶状轮廓等空间特征,底部与地下河相连接(或者有证据证明曾经与地下河相连接),平均深度与口径均大于100米的特大型喀斯特负地形。

    特殊的地形使其坐拥动辄数十万平方米的地下原始森林。由于四周都是刀削似的崖壁,形同竖井,几乎无人可涉足,所以保留了大量珍贵的动植物品种,可能还包括一些被认为已绝迹的动物。——甚至一些可能从来不为人知。

    听起来是不是很梦幻,如同仙境?

    天坑是怎样炼成的

    天坑的四壁犹如刀削,与世隔绝

    但我们大部分人没有那么幸运生活在广西,亦不会有武侠小说中男主那样的奇遇。相反我们生活在“危机重重”的都市,更多看到的是“地陷”

    最近(12月1日)发生在广州地铁施工区的地面塌陷事件,就是地陷,已经造成3人失联。——真的是危险无处不在。

    不过,就算塌陷得再厉害,对于地质学家来说,也能一眼看出地陷与天坑的区别,其秘诀就两点:

    天坑的宽度和深度均大于100米,比值接近1;并且天坑绝大部分周壁为直立陡峭的崖壁,很少不规则。

    而“地陷”是一种地质灾害现象。因为长期干旱、强降雨等气候因素,或者工程建设、地下水抽样、矿产开发等人为活动,引发了地面的局部塌陷,形成坑洞,就叫“地陷”。

    地陷的宽度和深度没有定值,形状也不规则。我们日常生活中遇到的塌陷,绝大部分都是“地陷”。

    天坑的一生:很悠久,也很短暂

    作为一种奇特的岩溶现象,在漫长的地质历史中经过内外动力的作用,才形成“天坑”这样独具魅力的景观。它是大自然留给我们的宝贵遗产。

    不仅具有自然遗产价值,还颇具美学观赏和旅游价值,当然,还有重要的科研价值。

    并且其科研价值不限于地质,还延伸到生物学和生态学等相关领域。例如,天坑内部相对封闭的环境,形成了有别于周围区域的小气候,以及适合生物生存的独特生境。这为物种多样性、基因多样性和生态系统多样性的研究提供了特例。

    但“天坑”的生命,却是出人意料地十分短暂。

    一个“天坑”的形成,需要经历漫长的时间,少则200万年,等待它的却是最终退化消失的命运:

    当“天坑”四周崖壁崩塌的堆速超过地下河的搬运速度时,天坑就开始退化(底部被填);从失去一面陡壁,到仅存一面陡壁,再到树木掩映了崩塌物的堆积……最终天坑将不复存在。

    可以说,在地质历史的进程中,天坑是如同流星一般短暂而闪亮的存在。我们能和天坑在同一个地质时期相遇,亲眼目睹此壮丽景观,实应感谢时间垂爱。

    (责编 高佩雯)

    本文经授权转自“科学辟谣平台”(ID:Science_Facts)公众号

    原标题:“天坑”和“地陷”啥区别?世界级天坑带你开眼

    编辑:Dannis

    本文天坑是怎样炼成的文章仅代表作者的个人观点,仅供大家参考,如若验证其真实性,请咨询相关权威专业人士。

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