天坑

天坑

特大型喀斯特負地形
天坑(tiankeng)是指具有巨大的容積,陡峭而圈閉的岩壁,深陷的井狀或者桶狀輪廓等非凡的空間與形态特質,發育在厚度特别巨大、地下水位特别深的可溶性岩層中,從地下通往地面,平均寬度與深度均大于100米,底部與地下河相連接(或者有證據證明地下河道已遷移)的一種特大型喀斯特負地形。
    中文名:天坑 外文名: 别名: 拼音:tiankeng 解釋:特大型喀斯特負地形 别稱:“龍缸”、“石院”、“石圍” 類别:自然景觀 氣候類型:高原季風氣候、熱帶雨林

名稱由來

2001年之前,天坑隻是對重慶奉節縣小寨天坑這種景觀的特稱,類似的地貌在各地有不同的名稱,如“龍缸”、“石院”、“石圍”、“岩灣”等。

2001年,天坑作為一個專門的喀斯特術語被專家提出。

2005年,國際喀斯特天坑考察組在重慶、廣西一帶大規模考察後,“天坑”這個術語在國際喀斯特學術界獲得了一緻的認可,并開始用漢語拼音“tiankeng”通行國際。這是繼峰林(fenglin)和峰叢(fengcong)之後,第三個由中國人定義并用漢語和拼音命名的喀斯特地貌術語。

直至2010年,已經被确認的天坑達78個,其中2/3分布在中國,當然關于天坑的考察、認定和争論尚未停止。喀斯特地貌。喀斯特地貌在世界分布很廣,約占地球總面積的10%,中國喀斯特約占全國總面積的13.5%,主要分布于南方的貴州、廣西、重慶、四川、雲南,湖北等省區,是世界上最大最集中連片的喀斯特區,但喀斯特這個術語誕生于斯洛文尼亞。

現象成因

天坑是一種分布在喀斯特地區的特殊的地質景觀,因地下溶洞的頂部多次坍塌裸露出地面而成。天坑的成因大多分兩種,大多是塌陷型(廣西樂業天坑群等),罕見的是沖蝕型(重慶武隆後坪沖蝕、天坑群等)

天坑的形成至少要同時具備六個條件:

一是石灰岩層要厚。隻有足夠厚的岩層才能給天坑的形成提供足夠的空間。

二是地下河的水位要很深。

三是包氣帶(含氣體的岩層)的厚度要大。

四是降雨量要大,這樣地下河的流量和動力才足夠大,足以将塌落下來的石頭沖走。

五是岩層要平。從天坑四周的絕壁看就會發現,岩層與地面是平行的,就像一層層的石闆堆在四周一樣,隻有這樣的岩層才能垮塌。

六是地殼要突起。地殼的運動就會給岩層的垮塌提供動力。

延伸閱讀

國外

1981年佛羅裡達州溫特帕克天坑

據格烏澤介紹,溫特帕克天坑在1981年形成于該市一個公共遊泳池下面,“至于這個遊泳池是否洩漏,我從未看到過一份完整的報告。”他說,水可能通過遊泳池底的小裂縫滲入下面的土壤。由于佛羅裡達州的土壤多沙,即便是遊泳池周圍的水生植物也有可能慢慢地将足夠多的土壤沖走,侵蝕下面的固體石灰岩層。格烏澤指出,美國地質勘測局繪制了遍布全美的基岩類型。科學家仍需要對地下裂縫和水流經這些裂縫的方式進行廣泛研究,以便對發生天坑的地點進行預測。

1994年佛羅裡達州馬爾伯裡天坑

這個深約185英尺(約合56米)的天坑于1994年出現在佛羅裡達州的馬爾伯裡市,發生塌陷的地方位于采礦企業IMC-Agrico傾倒的一堆廢料。該公司當時正在開采岩石以提取磷酸鹽。磷酸鹽是一種化學物質,是化肥的主要成分,主要用于制造磷酸,以及增強蘇打和各種食品的味道。然而,在磷酸鹽從岩石中提取出來以後,主要成分是石膏的廢料被作為泥漿過濾出來。随着一層層的石膏被曬幹,就形成了裂縫,就像出現在幹燥泥團上的裂縫。後來,水在裂縫中不斷流動,将地下物質卷走,為天坑的形成創造了條件。美國監管機構稱,IMC-Agrico公司應該承擔起管理這個天坑的責任,避免對地下飲用水供應造成危害。

1998年阿拉巴馬州永不沉沒之坑

照片拍攝于1998年。阿拉巴馬州“永不沉沒之坑”是一個石灰石陷坑,深度大約在50英尺(約合15米)左右,裡面生活着罕見的蕨類植物。上世紀90年代,一群探洞者買下了這個陷坑,通過這種方式為子孫後代保護這個自然奇觀。

喀斯特地貌通常由石灰石或者白雲石岩床溶解形成。美國的喀斯特地貌主要位于密蘇裡州、阿肯色州、肯塔基州、田納西州、阿拉巴馬州北部、德克薩斯州以及佛羅裡達州大部分地區。這些地區的标志性特征為下沉的溪流、伏流、大型泉水、洞穴以及陷坑。

2003年葡萄牙裡斯本的陷坑

2003年拍攝于葡萄牙裡斯本,一輛不幸的巴士成為街道上一個大陷坑的“午餐”。密蘇裡州的格烏澤表示,能夠導緻水流入地下土壤的任何因素都能加速陷坑形成。在很多城市,下水道、光纜等公共基礎設施埋入填滿松散料的溝槽内,這些充填料會随時間推移被最終沖走。在某些情況下,一段路面會最終變成一個下方基本上空空如也的混凝土橋。格烏澤說:“此時的路面無法承受上方駛過卡車的重量。”

2007年危地馬拉天坑

2007年,危地馬拉城也曾出現過一個類似天坑,而且距離最近出現的那個天坑還不遠。根據照片判斷,這兩個天坑的直徑約為60英尺(約合18米),深約300英尺(約合100米)。通常情況下,當局會用大塊石頭和其他碎片将天坑填滿。随着時間推移,在水的侵蝕和空氣的烘燥作用下,還會引起天坑向内傾斜。以美國佛羅裡達州的溫特帕克天坑為例,它與危地馬拉天坑傾斜度相同,深度約為100英尺(約合30米)。但是,佛羅裡達州有“陽光州”之美譽,光照充足,使得天坑在大約24小時内慢慢發生傾斜。美國密蘇裡州立大學地質學家道格-格烏澤(Doug Gouzie)說:“我認為危地馬拉城天坑四周并沒有如此快速地塌陷。”

長年開采鋅礦和鉛礦讓俄克拉荷馬州與堪薩斯州交界附近皮謝爾的地面布滿陷坑,包括2008年所拍照片中的這個陷坑。一些礦在挖掘過程中距離地面太近,頂部無法支撐上方土壤的重量,最終導緻塌陷。密蘇裡州的格烏澤說:“密蘇裡州和賓夕法尼亞州西部的煤礦附近也曾出現過陷坑。我們的建礦技術越來越高,頂部足以支撐上方土壤的重量。”

2010年危地馬拉天坑

危地馬拉巨坑又将天坑這一術語進一步擴展,即地面突然塌陷。危地馬拉城部分市區地面不是處于固體基岩之上,而是一層松弛的、由碎石構成的火山浮石,通常有數百英尺厚。至少一位地質學家表示,危地馬拉城的最新天坑是由管道洩漏引發,并非自然現象。總體而言,危地馬拉重複發生此類事件的可能性較大,但卻非常難以預測。

伯利茲城藍洞天坑

據密蘇裡州立大學地質學家格烏澤介紹,無論在什麼地方,隻要水能侵蝕連接水平排水系統的垂直通道,就有可能發生天坑,因為在這種情況下,大量固體物質被沖走。如果天坑在海岸附近或是在大海中——比如洪都拉斯伯利茲城海岸附近燈塔暗礁著名的“藍洞”天坑,海水會在塌陷後迅速滲入,形成一個深不見底的池子。

冰島陷坑

冒險家米克·科伊納和他的皮劃艇沿着冰島第二長河——喬庫爾薩河上遊一個陷坑的坑壁下降。喬庫爾薩河的河水來自一條冰川的融水,這個深150英尺(約合45米)的倒扣漏鬥形陷坑由下方地熱噴口噴出的上升蒸汽所緻。

墨西哥伊克·基爾天然井

一群遊泳愛好者在伊克·基爾天然井藍寶石色的水中享受遊泳樂趣。這個天然井位于墨西哥尤卡坦半島奇琴伊察的古瑪雅遺址附近。在海平面出現的陷坑會充滿水,深度與地下水位相當,形成著名的清澈藍色水池。瑪雅王室會在水池内放松身心和舉行祭祀儀式。

2014年俄羅斯亞西伯利亞天坑

2014年7月,俄羅斯亞馬爾半島,在西伯利亞之後,新出現的坑洞是位于神秘的亞馬爾半島上一個巨大的隕石坑。第二個是俄羅斯北部相同的凍土地區,第三個位于泰梅爾半島地區。這幾個新洞直徑較小但形狀相似——這給俄羅斯科學家帶來了新的挑戰。

各界對新出現的坑洞的形成原因的猜測,從隕石撞擊,導彈爆炸,到人為的惡作劇和外星人,再到甲烷或頁岩氣突然爆炸,等等不一而足。目前,比較受認可的解釋是凍土融化而來的版本。即由于氣候變化,導緻釋放的甲烷氣體爆炸。

報道稱,第三個洞坑是泰梅爾半島的牧民偶然發現的。其深度估計在200至330英尺(60-100米),其直徑超過13英尺(4米)。而且坑洞呈漏鬥狀幾乎是一個完美的錐形,當地人對其形成原因很困惑。而地質學家、生态學家和曆史學家們也還沒有達成共識。

中國

小寨天坑

位于距奉節縣城91千米的荊鄉小寨村。"天坑"在地理學上叫"岩溶漏鬥地貌"。小寨天坑坑口地面标高1331米,深666.2米,坑口直徑622米,坑底直徑522米。坑壁四周陡峭,在東北方向峭壁上有小道通到坑底。坑壁有兩級台地:位于300米深處的一級台地,寬2-10米,台地有兩間房屋,曾有人隐居;另一級台地位于400米深處,呈斜坡狀,坡地上草木叢生,野花爛漫,坑壁有幾個懸泉飛瀉坑底。坑底下邊有地下河,小寨天坑是地下河的一個"天窗"。小寨天坑與天井峽地縫屬同一岩溶系統,天坑底部的地下河水由天井峽地縫補給,自迷宮峽排洩;從天坑至迷宮峽出口地下河道長約4千米。小寨天坑當稱"天下第一坑",屬當今世界洞穴奇觀之一。

四川天坑

2012年9月起,廣元利州區工農鎮三顆村6組一塊玉米地裡出現了一個直徑約20米深不見底的“天坑”。據附近村民介紹,該“天坑”是經過6天6夜的塌陷形成的,但形成的原因并不明确。

“天坑”直徑約為20米,坑内可看到泥層的地方最深約15米,再往下則便沒有光。為試探坑的深度,有人抱起一塊重約2斤的石頭朝坑内扔去,隻聽見“啪、啪、啪……”的聲音一直延續并變小。“石頭沒有到底部,發出的‘啪啪’聲是碰到坑内其他的石頭了,這個坑具體有多深,無法估計。”

據家住“天坑”附近的村民黃大金介紹,出現“天坑”的地是他們家的玉米地,這附近隻有3家住戶,他們家距離“天坑”出現處約200米。“第一次下陷的時間是去年9月上旬,當時是晚上9時左右,有聽到泥巴、石頭撞擊到一起的"隆隆"聲,當時還以為是地震了,但因為房屋沒有動,所以就沒有起床查看。而家裡的黃牛就是拴在‘天坑’附近的樹上,黃牛當天晚上叫了一整晚。”黃大金說,“就這樣響了差不多6天6夜,就形成了這個直徑約20米的大坑。”

2013年12月12日淩晨0:40許,廣元市朝天區平溪鄉三組突然發生地陷,造成的天坑長約60米,寬40餘米,坑深越30餘米。當地村民王加順11間舊房被埋,新建樓房開裂成危房,王加福家一間舊房被拉塌,所幸無人傷亡。垮塌還在繼續擴大中。

江蘇天坑

2014年1月5日,位于連雲港市新浦區濱河新城一條在建的公路旁突然塌陷,随後形成一個巨大的“天坑”,道路施工被迫停止。記者了解到,“天坑”位于道路邊上一磷礦礦區内,距離新修的道路大約70米,新修道路有500米的路段穿越了磷礦的“采空區”。事發後,磷礦方面立即向多個相關部門進行彙報,并采取了有效防範措施。目前,對于“天坑”的處置以及道路下一步安全等方面的解決方案,正在進一步論證中。圖為直徑超過一百米的“天坑”。

廣西天坑群

1998年國土資源部在廣西壯族自治區百色地區樂業縣進行土地資源調查時,發現一種世界罕見的地質奇觀—喀斯特漏鬥群,又稱樂業天坑群。該地區為典型的喀斯特地貌(即岩溶地貌)。降水量大,為地下洞穴的發育提供了良好條件。

樂業天坑群位于中國廣西樂業縣,占地約20平方公裡。初步已發現有大石圩、白洞、風岩洞、穿洞等20多個天坑。“天坑”四周皆被刀削似的懸崖絕壁所圍,形成一個巨大的豎井,底部是人類從未涉足過的幾十萬平方米的原始森林,并有地下河相通。森林中有大量珍貴的動植物品種。其地下原始森林面積為世界第一,深度位居世界第二,容積居世界第三,具有極高的科研價值。

樂業天坑群中最大的大石圍天坑,垂直深度613米,南北走向寬420米,東西走向600米。大石圍天坑(又名樂業地下龍宮天龍口)位于中國廣西樂業縣同樂鎮刷把村百岩腳屯。

1999年2月至10月,

有關方面再次組織了水文地質專家對當地進行了全面的考察。結果确定,分布在中國西南雲貴高原東坡的樂業天坑群是世界最大的天坑群,截止已發現的近20座天坑幾乎囊括了各種類型的天坑,是一座“天坑博物館”和“世界岩溶聖地”。

專家們在天坑群中最大的一個天坑裡獲得了許多令人震驚的發現。通過GPS地球衛星測量儀測出,被稱為大石圍的這座最大的天坑深度為613米,坑口長為東西走向600米,寬為南北走向420米,容積約為0.8億立方米。其坑底原始森林的面積達十幾萬平方米,位居世界第一位。垂直高度和容積僅次于中國重慶市的小寨天坑,位居世界第二位。

1998年國土資源部在

中國廣西壯族自治區百色地區樂業縣進行土地資源調查時,面臨的第一個問題就是,這些天坑是如何形成的?專家認為,這可能是因為地下暗河長期腐蝕造成巨大地下空洞後引起地表大面積坍塌所緻。

迄今為止全球已經在俄羅斯、澳大利亞、巴布亞新幾内亞發現類似的天坑。截止2012年來重慶南川地區也發現了3個深約300米的天坑。而樂業天坑之多之深卻是科學待解之謎。

樂業天坑四周被刀削似的絕壁所圍,

形成一個巨大的豎井。天坑的底部則是一片人類從沒有涉足過的極為罕見的原始森林,面積達幾十平方公裡,森林裡有溶洞群、地下河流相通,專家們認為,這裡極有可能會發現一些已經被認為是絕迹的動物,如洞螈、盲魚等。它們是兩種生活在地下河流中的遠古動物,視力退化。隻在斯洛文尼亞曾有發現。人們是否在這裡也能有所發現呢?

有人形容樂業天坑是遠古植物的天堂和動物的王國。在1999年一次考察中,已經有人拍到了藍色的石頭、方形的竹子以及許多叫不出名字的植物。專家認為,此次考察,有可能發現遠古時代的植物,如桫椤等。他們甚至希望能發現一些不為人知的動植物品種。此外,樂業天坑内極有可能生存着水生無脊椎動物及常見的魚蟲和鼠類等齧齒類動物。

科學家們在過去的考察中發現,在樂業天坑群周邊地區有大量的生物化石。據了解,這些生物化石是二疊時期海洋動物化石。同時,在天坑周邊地區還存在着一個大型的舊石器時期人類生存的遺迹。這一發現已經被列入世界十大考古發現之一。專家們指出,這一遺址與北京周口店人類遺址的價值不相上下。此行,專家們将進一步對這些遺迹的價值作出評判,并揭示當時人類的生存狀态。

植物學家在大石圍底部發現,原始森林内的植物種類多達上千種,大部分迥異于天坑外的植物,其中已查明的有被稱為恐龍時代活化石、中國一級保護植物的桫椤,廣西師範大學博士、植物分類學專家薛躍規還發現了一種從未見過的、羽脈排列十分奇異的蕨類,他推測這可能是一種可以媲美桫椤的珍貴植物。此外,原始森林裡還有冷杉、血淚藤樹等珍貴植物,還有許多中藥材和高大的喬木,其中最大的一棵酸樹樹幹需3人合抱。

大石圍的底部連着兩條地下暗河。專家在地下河裡發現了盲魚和一些蝦、蟹等,從拍攝到的照片看,暗河中的盲魚形似魚。中國科學院動物研究所研究員張春元認為,因暗河裡無光,魚的眼睛逐漸退化而成為盲魚的。河岸有金黃的沙灘,還有形态各異、花紋美麗的鵝卵石。暗河的水溫十分奇特,将手探入水中,兩條河的河水一冷一熱,這究竟是什麼原因,專家還無法确認。日前,中英聯合探險隊終于走完了暗河的全程,發現暗河一直向東北流到位于樂業境内的百朗大峽谷的洞口成為地面河,然後彙入紅水河。

坑内還發現了被當地人稱為“飛虎”的動物和一些鳥類,“飛虎”形似蝙蝠,個頭與貓差不多,前後肢有薄膜相連,展開後可以滑翔。張春元教授認為,“飛虎”即為生活在岩洞裡的鼯鼠。

其他天坑

重慶武隆後坪鄉沖蝕天坑群

重慶武隆天生三橋天坑群

四川興文天坑群

貴州織金義界河天坑群

貴州紫雲水塘天坑群

貴州羅甸董當天坑群

貴州安龍闆洞天坑

廣西樂業天坑群

廣西巴馬天坑群

廣西鳳山三門海天坑

北京市房山區上方山森林公園天坑

湖南張家界天坑

四川廣元曾家山川洞庵天坑

南京新街口天坑

雲南滄源天坑

發現記錄

2010年1月1日德國法蘭克福附近一個小鎮的民宅區驚現天坑,其直徑達35米,深達12米,天坑周圍25戶人家緊急轉移。

2010年4月8日,在廣西賀州市平桂管理區黃田鎮長龍村北邊山腳下一處幹涸的水塘上發現近20個由地陷形成的“天坑”。

2010年4月27日,廣西六河村村口驚現“天坑”。

自2010年4月27日起,四川長甯縣方圓6公裡區域内先後出現了28個神秘天坑(截止2010年6月1日,天坑數量已增至43個),天坑出現原因還未查明。

2010年5月23日上午,廣西六河村村口驚現“天坑”。

2010年5月26日早晨6時許,蘭臨高速公路10KM+300米處臨洮至蘭州方向車道路面突然塌陷。塌陷發生後,高速公路路面上出現了一個長25米、寬9米、深5米的坑。

2010年5月27日,成都大邑新場鎮天坑。早晨,新場鎮村民侯先生,給自家稻田灌水時發現“天坑”:“天坑”整體呈壇子狀,坑口相對較小,直徑約1.7米,腔内較大,腔壁間最大直徑約2.2米,坑内可見深度約1.5米。第二天,又在水田内發現一坑。

2010年5月27日下午2時30分左右,湖南沅陵縣天降瓢潑大雨,地處沅陵縣城的百樂福糕點店門前的人行道突然塌陷,一名營業員和一名70多歲老人與預制闆一起掉進10來米深的坑内。

2010年5月28日,武漢徐東大街路面塌陷。徐東大街“君臨天下”小區門前幹道路面突然塌陷,現出9平方米深坑。

2010年5月30日,重慶一農村地陷2米大坑。

2010年05月30日四川成都大邑縣新場鎮桐林村田間現“天坑”深度達5米。

2010年05月30日危地馬拉首都危地馬拉城北部出現了一個深達60米、直徑30米的塌陷洞。

2010年6月4日,浙江衢州,高速公路出現大圓巨坑。

2010年6月4日,江西省南昌市。一輛本田轎車在南昌街頭卡在塌陷路面上動彈不得。

2010年6月8日,晚上8時左右,湖南甯鄉縣大成橋鎮村民楊大姐家廁所突然沉塌,出現不明“天坑”,直徑達五米多,呈壇狀,口小裡邊大,不時傳來垮塌聲,流水聲。

2010年6月16日下午6時40分許,位于南京鬧市區的夫子廟路口地面突然塌陷,露出長兩米、寬兩米、深三米的大坑。

2010年6月17日,湖北武漢黃陂區盤龍城佳海工業園,突然出現一個直徑約4米、深約5米的大坑。

2010年6月17日美國佛州驚現"天坑"吞噬一輛轎車并不斷擴大。

2010年7月1日,馬來西亞沙巴省首府哥打基納巴盧(Kota Kinabalu)忽然出現巨大“天坑”。一條交通繁忙的主幹道被撕開一條5米寬的大裂口。除一輛大貨車躲避不及翻倒路邊外,沒有造成人員傷亡。地質專家和相關調查人員已經趕赴事故現場,但截至目前,專家們也沒弄清究竟是什麼原因引發了地陷。而好奇的居民紛紛趕到“天坑”邊,争拍這一奇觀。

2011年6月19日浙江221省道江山市境内大陳嶺路段,形成一個長約20米、寬約15米、深30米的大洞。

2014年7月,俄羅斯亞馬爾半島發現一個直徑約80米的大坑引得多方猜測。而最近兩個新的坑洞出現在俄羅斯的冰雪原野。其中一個大坑位于西伯利亞亞馬爾半島的小胡子地區和直徑的49英尺(約為15米),另外一個被發現在泰梅爾半島地區,直徑約為4米。

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