天坑探奇19-5：天坑、漏斗与竖井

2022-02-23 12:03 作者:真实探索 0人读过 | 我要投稿

（前文链接）

1：引言，能亲眼目睹如此壮丽的奇观，可谓时间的宠儿

2：贵州打岱河，目前地球上已知最大喀斯特负地形？

3：天坑是世界上最壮观的喀斯特地貌

4：什么是“天坑”？

天坑探奇19-5：天坑、漏斗与竖井

@真实探索税晓洁江北

湖北大瓮天坑里的植物@真实探索税晓洁摄影

湖北大瓮天坑里的植物@真实探索税晓洁摄影

湖北一处疑似天坑底部@真实探索税晓洁摄影

湖北神农架的岩溶漏斗湖北大瓮天坑里的植物@真实探索税晓洁摄影

广西凤山县的一处天坑@真实探索税晓洁摄影

（全文约9万字，前文链接）：

1：引言，能亲眼目睹如此壮丽的奇观，可谓时间的宠儿

2：贵州打岱河，目前地球上已知最大喀斯特负地形？

3：天坑是世界上最壮观的喀斯特地貌

4：什么是“天坑”？

四川芦山县的一处大漏斗底部的文物@真实探索税晓洁摄影

湖北大瓮天坑里的植物@真实探索税晓洁摄影

来贵州前，我刚刚在四川雅安芦山县采访了一个山峰环抱的围塔村，那里号称世界第一地质大漏斗。再之前，我在湖北神农架找老虎，也看到了很多落水洞和草地上的小漏斗，我问朱学稳先生，怎么识别这些？怎么区分天坑、漏斗与竖井？

朱先生学稳说：“天坑，是可充分显示其名称特色的一种喀斯特景观。其含义是宽度和深度不小于100米的塌陷漏斗，并由大型洞穴崩塌而成。”

“天坑需要适当的解释和充分的描述，其定义又必须是地貌学的。所以应该在景观地貌学和形态测量以及其成因与发育，也就是在地貌学和水文地质学背景中，从这两方面加以考虑。”

要朱先生在短时间内很通俗地说清楚这些问题，实在不是一件容易的事情。朱先生问我，你知不知道包气带？明不明白外源水？

我还尚未从神农架的密林中回过神来，采访功课做得实在不足，只好报了一摞书先去恶补。

斯洛文尼亚学者KRANJC Andrej在其论文《从“漏斗”到“天坑”看岩溶学术语的演变》中说：岩溶学是一门发展变化的科学，岩溶学术语也与时俱进。

以术语“漏斗（doline）”为例，它来源于斯洛文尼亚喀斯特地区的方言，意思是谷地。19世纪上半叶随着岩溶学的发展，喀斯特高原的漏斗状地形逐渐引起研究者们的注意，德语系的奥地利地质学家们将这种地形定义为“漏斗（dolines，复数）”，相当于德语的Trichter（漏斗）。因此，在19世纪下半叶奥地利地质学家的出版物中，普遍使用这一概念。在塞尔维亚语中，doline一般也是指谷地。因此，Cviji?在塞尔维亚语文献中不再使用dolina表示漏斗状地形，而是用vrta?a。vrta?a和我们今天使用的doline的内涵非常相近，而且在法语、德语、意大利语、英语、克罗地亚语均有相似的词汇。在20世纪中期以前，斯洛文尼亚的地理学家们为了避免使用dolina引起歧义，对于漏斗状的地形也均用vrta?a表达。根据漏斗的形态，Cviji?将其分为三种，即碗状漏斗、漏斗状漏斗和井状漏斗。随着对漏斗状地形的深入研究，V. Pano?’s根据漏斗的不同发育阶段、漏斗的成因、漏斗的形态及覆盖类型等，又将漏斗分为30种。

根据最新的岩溶百科全书，按照英语的命名原则，漏斗（dolines/sinkholes）共有冲积漏斗、埋藏漏斗、塌陷漏斗、溶蚀漏斗、潜蚀漏斗等15种。值得一提的是，随着中国岩溶研究的深入及中西方岩溶交流的加强，在表述中国岩溶地貌以及更大范围热带和亚热带岩溶地貌时，汉语词汇如石林、峰丛和峰林也被引入到岩溶学术语中；而且随着中国岩溶地区可进入性的增强，新的岩溶地貌也随之被发现，如上个世纪末，在中国南方发现了许多大型的塌陷漏斗，有的直径和深度均超过500m，朱学稳依据这些漏斗的形态、成因和演化过程，将它们命名为天坑。未来，我们也许还会找出其它词汇用来形容塌陷漏斗或者用某个新词来形容极其特殊的塌陷漏斗。

天坑就像一个初生的婴儿，其概念、定义、分类、成因等等，尚在不断研究、探讨、完善中。

陕西汉中宁强县地洞河天坑@真实探索税晓洁摄影

湖北神农架大九湖的落水孔，为汉江支流堵河源头之一@真实探索税晓洁摄影

广西凤山的一处天坑@真实探索税晓洁摄影

朱学稳先生认为：形成于碳酸盐岩中的喀斯特天坑，可分两种基本类型，即塌陷天坑和侵蚀天坑。塌陷型天坑，系指可溶性岩层中被溶蚀、侵蚀集中发生在某一地下深处，大量物质为强大的地下水动力系统(主要是地下河)所输出。在特定的地质与水文地质条件下，地下突发式或渐进式的崩塌及崩塌物被溶蚀、输出，作用持续不止，直至整个地下崩塌空间露出地表而形成；侵蚀性或冲蚀天坑，是地面的外源水在可溶性岩层的包气带中，从地表集中垂向冲蚀(侵蚀)与溶蚀形成的。其形成条件具特定性和特殊性，故其分布甚是稀少。

英国赫德菲尔德大学石灰岩研究组首席科学家John GUNN教授认为：天坑是塌陷漏斗类型中非常极端的一员，并且其关键问题在于是否存在与众不同的“天坑作用”，即是否存在纯粹的形态上的差别。在漏斗类型对应的另一端，爱尔兰的特涝群是指那些宽阔的封闭洼地，这些洼地为季节性湖泊。天坑和特涝与波立谷的区别在于天坑和特涝具有较小的体量，而波立谷具有更为平缓的周壁边坡，再者它们的形成过程也有差异。特别是，特涝仅发现于冰川沉积的区域且至少部分是冰川喀斯特形态，而波立谷出现在许多气候带并且位置通常被证明受地质结构的影响。特涝已被欧盟认可为具有特色植物组合的一种特殊的喀斯特形态，虽然除爱尔兰外，这个术语没有被广泛使用。很明显，天坑也存在同样的问题，即大多数天坑分布于中国，以其巨大的体量和特殊的形成过程与塌陷漏斗区别开来。是否将“特涝”和“天坑”列入喀斯特地貌学词汇之列仍存在争论。

美国纽约州立大学地球科学系Arthur N. PALMER教授认为：大部分情况下，天坑都是现代暗河通道洞顶塌陷而成。塌陷的扩大造成暗河通道的阻塞和改道，使得水力梯度变陡，溶蚀和侵蚀增强。可以说，天坑大部分空间体积的形成都是地下河大规模搬运崩塌堆积物的结果。强烈变化的大流量是搬运崩塌堆积的最佳条件，而暗河通道的改道和扩大又进一步加强了塌陷作用。与区域裂隙模式不同，新的裂隙随着崩塌周围应力释放而扩张。与原始洞穴通道形成相比，大规模天坑的形成都是源于这些作用。

概括而言，一般漏斗的形成条件相对地非常普遍化，在湿润岩溶区，漏斗的分布极为普遍，我国南方俄许多岩溶区更是“星罗棋布”。而天坑的形成则必须具备特殊的地质—地貌—水文地质为一体的系统条件。故在全球岩溶区域中，普通漏斗（含一般的塌陷漏斗）的分布非常广泛，而天坑则十分罕见。

尤为重要的是，形成漏斗与天坑的岩溶作用方式与形成方式与形成过程存在很大差别。代表性的岩溶漏斗是由地表水通过落水洞的地下渗入和流入过程中，在垂向和测向上不断溶蚀扩大加深形成。而天坑则与地下水文网——地下河系统的强烈发育密切的联系在一起。绝大多数为塌陷成因，特殊条件下由地面落水洞发展形成。

在形态方面，天坑以规模巨大、形态特色突出而区别于一般的漏斗。漏斗的形态，顾名思义主要为漏斗形，口大底小，一般不具备陡峭的岩壁，其深度多在几米至几十米，深度超过100m，便是罕见的大型漏斗了。而大型天坑的规模则无与伦比，四壁岩石峭立，深度百米至数百米以上。

天坑与漏斗之间既有量的差异，便存在质的差别。初步的研究表明，在天坑形成与地下河之间的关系，天坑在水文地质流域内的分布规律，天坑与含水层性质及其演化之间的关系以及天坑与岩溶发育年代和发育速度等一系列岩溶科学问题方面的重大意义与地位，都是一般的岩溶漏斗所不可代替、不可比拟的。

天坑也应该在科学涵义上与竖井区别开来。竖井是一种地面的垂向井状通道，一般直径是几米至一、二十米。深几米至几十米。深度超百米，直径超50m的竖井便是十分罕见的特大规模了。竖井多由落水洞纵深发育而成，四周垂直，在底部逐渐消失于含水层中，另一种相似与相关的岩溶形态是“地下河天窗”。天窗应与地下河（或是早期的遗弃的）直接相通，大多数由地下河顶板局部塌陷并通达地表而成，口径多在几米至数十米之内。在洞内外气温与气压差异条件下，常出现呼吸气现象，被称作“冒烟洞”，“吸气洞”，它可看成天坑发育的某个阶段形态。

自然界中诸多事物的生成与发展多有相互间的联系，漏斗与竖井虽然可能与天坑有成因或发育阶段上的耦合关系，但不是所有的或相当一部分的漏斗或竖井都会发展成为天坑。

初看，天坑似乎像另一种喀斯特景观——漏斗,人们有时也将其称为大型漏斗或大型塌陷漏斗，然而，天坑与一般漏斗却存在本质上的区别。

在喀斯特景观中，漏斗是一种十分普遍的地表喀斯特形态。其主要特征，是呈从上部向底部逐渐收缩的漏斗状或碟状。喀斯特漏斗主要发育于可溶性的碳酸盐岩和蒸发岩中。根据漏斗形成条件和形成过程的差异，漏斗被分为溶蚀漏斗，塌陷漏斗，埋藏漏斗等6种类型。

天坑与漏斗在形态上的最主要差别，是天坑具有很大的尺寸(宽度与深度均大于l00米)，同时具有周边封闭且峭立的陡壁，而大多数的基岩漏斗多为碟状、浅盆状。宽度通常大于其深度，规模也较天坑为小。

天坑陡立的周壁与坑底间的地形分界为突变关系，而漏斗则是渐变的。塌陷天坑内有大量碎屑堆积，并有裸露或覆盖的(或已迁移)的地下水道存在，而一般的基岩漏斗只有薄的土层堆积，与作用能量有限的渗水裂隙或落水洞存在。

喀斯特漏斗与地表喀斯特地形的关系不可分割，两者的发育是相辅相成而且是“同时态”的。塌陷天坑的形成、出现，与地表喀斯特形态几乎无任何相关联系。塌陷天坑可出露于地表的任何地形部位，并直接破坏地表的及其上层空间的任何喀斯特形态。

绝大多数的基岩漏斗，均是由地表降水的淋滤，形成于喀斯特含水层的表层带或包气带的最上部，与含水层的基本性质及地下河的发育无关，而天坑的发育与形成，则是含水层中的管道水流(地下河)或地表集中的注入式水流直接活动的结果。天坑通常贯通含水层包气带的全部厚度。

还有一点是十分重要的，即漏斗的形态规模与天坑难以比较，但其形成的时间与过程却是漫长并为渐进式的，而天坑的形成多具突发性和远为快速(与漏斗比较)的进程。这是由两类喀斯特形成作用中水动力性质及活动能量的巨大差异决定的。

在中国南方喀斯特的具体条件下，天坑一般都是当地喀斯特地貌中最年轻的成员。

我国究竟有多少天坑？这在当时和现在都还是个谜。

2011年，经朱学稳先生确认的天坑，分布在重庆、四川、广西、贵州境内。云南曾有报道说发现天坑，后来经他们实地鉴定，结果不是。湖南曾据说也有发现，后来大致是因为太小，可能是竖井，当时也未确认。

按照朱学稳先生现在的划分，天坑分为特大型（直径和深度大于500米）、大型（300-500米）和一般形（100-300米）。这和他2001年最初定义的50米，有一定出入。

我问：究竟按那个算好？

朱学稳先生说：还是按100米吧。不过，超过50米的，也可以叫小型天坑。

在《天坑释义》一文中，对此，朱学稳和Tony Waltham先生有过详细描述：

“虽然没有必要限定天坑的最小尺寸，以作为天坑的鉴别特征，但最小尺寸并非严格限定在100m。对天坑的定义应该慎重理解，尤其那些非常明显的塌陷漏斗，不能因为仅一维尺寸欠长而排斥在天坑之外。对边缘退化和圆化的天坑可取近似度测量其直径或长度或宽度，少数非常新鲜地形除外。天坑深度本来是很容易测量的，然而在中国却偏向于从天坑边缘最高点取值。天坑边缘切割峰丘的地方与天坑的最小深度，即一般西方人偏向于从天坑边缘最低点的取值相差甚大。一般来说，最小尺寸100m的限定也适用于天坑的最大深度，但值得注意的是这个数值应把任何特殊地貌地形特点真正反映出来。塌陷形成的较小洼地最好视为大型塌陷漏斗。正是这种巨型形态将天坑与特殊形成条件联系起来，与其他类型塌陷漏斗区分开来。天坑的最小容积可能是依据形态量计定义天坑的较好的一个办法。可是，天坑体积数据只是一个近似值，因为漏斗和天坑的岩壁剖面一般难以进行非常详细的测量。”

拗口的专业术语很容易让人看得头昏脑涨。那么，除了专业科研人员，民间人士有无可能“发现”天坑？

当然可以。

中国地质科学院岩溶研究所张远海副研究员告诉我说，他刚刚就在前不久，确认了湖北利川一位探险爱好者发现的天坑。