天坑,以陡峭的岩壁和巨量的容积 被誉为地表最壮观的喀斯特景观 我国已发现的天坑 多分布在四川、重庆、广西、贵州和云南 2016年汉中天坑群的发现 让陕西也成为了天坑大省 而《中国国家地理》特约作者税晓洁 经过多年探索 发现湖北竟是一个 不逊于上述地区的天坑大省 特别是鄂西南 那里分布着各种类型、不同发育阶段的天坑 还有着目前全世界已知最新诞生的天坑 理论上讲,有可溶性岩出露地表的地方就可能发育喀斯特地貌,并有天坑分布。我国最早被并研究的天坑是四川兴文的大、小岩湾,重庆奉节小寨天坑、武隆箐口漩坑和广西乐业大石围,当天坑这一概念获得越来越广泛的认可后,人们又陆续发现了更多的天坑。 什么是天坑 天坑这个由中国人定义的科学术语 直到2005年才在国际岩溶学术界 获得了一致的认可 而且到现在为止 还是一个不断丰富和完善中的概念 2001年 中国地质科学院岩溶地质研究所研究员 朱学稳在《科技导报》上发表论文 《中国的喀斯特天坑及其科学与旅游价值》 首次提出将天坑从大型漏斗中分离出来 作为岩溶地貌学中的一个新成员 在2005年桂林国际天坑讨论会之后 天坑概念慢慢得到国内外公认 会后出版了天坑专集 收录了中外科学家联合署名的论文《天坑释义》 由此诞生了关于天坑最初的权威定义: 具有巨大的容积、陡峭而圈闭的岩壁、深陷的井状或桶状轮廓等非凡的空间与形态特征,发育在连续沉积厚度及其含水层包气带厚度均特别巨大(地下水位深埋)的可溶性岩层(以碳酸盐岩为主)中,从地下通向地面,平面宽度与深度从大于100米至几百米以上,底部与地下河相连接(或者有证据证明地下河道已迁移)的一种特大型喀斯特负地形。 2018年10月 朱学稳和张远海等对《大石围》一书内容 进行了更新 通过对比分析大石围天坑群和汉中天坑群 完善了天坑理论体系 2019年8月 英国伯明翰大学的JohnGunn和张远海 联合发表论文,对天坑定义再次进行了修订: 天坑是碳酸盐岩地区的溶洞大厅形成的,口径和深度不小于百米,或容积大于一百万立方米,四周或大部分周壁为陡崖,且与或曾与地下河溶洞相通的特大型漏斗。 把天坑的最小容积 认定为界定天坑的另一个形态数据 这样那些深度超过100米 而口径不足100米的天坑 或者口径超过100米深度不足100米的天坑 也能包括在天坑定义范围之内 探寻天坑不仅有科学意义,也有着现实意义和美学价值 作为一个新定义的科学概念,发现越多天坑越有助于完善相关的科学理论体系。因为天坑的形成与地下河密不可分,通过天坑找寻水源,这是寻找天坑的重要生产和生活意义。此外,不仅天坑本身是一种极具美学价值的地貌景观,在与天坑相连通的地下溶洞中也藏着各种美轮美奂的洞穴沉积物。在利川市沙溪乡一个天坑洞穴中,探洞者发现了大量的石笋、石钟乳。(摄影何端傭) 在湖北找天坑 2016年陕西汉中天坑群发现之后 广西不甘寂寞的户外爱好者们 对着卫星地图广为搜索 然后用无人机拍摄,现场探险确认 在20172018年间 广西发现的天坑数量激增,累计达到了几百个 在此期间 我多次去汉中、广西,实地考察天坑 同时也在仔细梳理、对照、 辨别湖北地区的卫星地图 不知不觉中,湖北西部 已经被我标记上了数量惊人的疑似天坑点 2018年我又一次来到恩施 第一站,利川 工夫不负有心人 在大瓮天坑西南3公里多的地方 我找到了三个连在一起的天坑 (北纬30185、东经109950) 最大的一个直径超过300米 三者之间有清晰可辨的洞道相连 在大瓮天坑西南方向 我拍到了一个长边直径200多米的椭圆形天坑 (北纬30181、东经1091020) 坑底两条地下河交汇 河边长了一些灌木 无人机再次起飞向着东北方向飞去 结果700米外又发现了另一个大小差不多的天坑 再往远飞,1公里外还有另一个更大的天坑 从此往南,就在G50高速公路边上 我又拍到了一个天坑 (北纬301522、东经109545) 我一边感慨湖北西部的天坑真是太密集了 一边庆幸自己赶上了这个新地理发现的时代 目前,在湖北发现的天坑数量也达到60多个(见地图)。湖北天坑集中分布在鄂西的恩施州、宜昌市,在襄阳市也有零星发现。 一个正在诞生中的天坑 了解到我在湖北寻找天坑 中国地质科学院岩溶地质研究所的教授级高工 张远海也抽出时间赶到湖北与我会合 他对我说: 利川市文斗乡的落溪天坑一定要看看 它可能是目前已知的最新崩塌的天坑 文斗乡位于利川西南 这里山岭重叠,溪谷纵横 我们站在田间小路上 面前的田地以及与它相连的一座小丘底部 曾经的庄稼和林木都不见了踪影 地面上塌陷出一个大致呈三角形的大坑 在坑的西南角 还有一道长约几百米、深度近百米的裂缝 在地面上延伸 落溪天坑,最新形成的天坑 利川市文斗乡的落溪天坑原本是一个落水洞,落水洞下方有一个竖井状的溶洞大厅。在2012年初,落水洞发生崩塌(坑口平面图中橘红色虚线左侧为崩塌区域),新形成的坑口直径东西向长约129米、南北向宽约80米、深度为320490米,符合天坑的定义标准,所以被认定为目前发现的最新形成的天坑。 根据天坑的成因,天坑可以分为 塌陷型天坑和侵蚀型天坑(亦称冲蚀型天坑) 塌陷型天坑 最明显的证据是崩塌起源 虽然这些崩塌可能是由于 下伏溶洞大厅洞顶崩塌 或者天坑形成后的陡壁后退引起 侵蚀型天坑 是由地表水向碳酸盐岩出露区(点)集中流入 经由落水洞、竖井逐步溶蚀、侵蚀且崩塌发展而成 那么,落溪天坑是哪种天坑呢? 张工回答道:把落溪天坑划定为侵蚀型天坑是没问题的,但即使是侵蚀型天坑,也离不开崩塌作用的重要贡献。我认为塌陷天坑和侵蚀天坑是统一的随着地表剥蚀,如果是完全裸露的碳酸盐岩崩塌形成天坑,那就是塌陷型天坑。如果是覆盖性的碳酸盐岩,就会有地表水,之后地表水寻找碳酸盐岩裸露的地方入渗,继而形成落水洞或竖井,最终扩大形成侵蚀型天坑,在这一过程中没有崩塌肯定是不行的。 他抬手指着落水洞的残迹补充说:随着这个落水洞在洪水期的不断改造和上游那个落水洞的不断发育、扩大,二者之间的碳酸盐岩可能会不断溶蚀、崩塌、搬运,将来还可能形成更大规模的天坑。 看着眼前天坑洞口一侧还残存的薄薄顶盖 我心中感慨万千: 我们所见的各种地貌景观 都是历经了漫长的地质历史进程才形成的 我国各地所发现的天坑 都毫无例外地切割并破坏了 所在地的各类地表岩溶形态 所以岩溶学家们都认同 天坑是一种相对较年轻的地形 但没有想到,落溪天坑竟然这么年轻 按照中国地质科学院岩溶地质研究所 黄保健研究员的观点 天坑形成年代应限定于天坑的定型时间 而不应该考虑天坑形成前后的发展演化过程 那么,落溪天坑可以说 正在诞生过程中 在鄂西,见证天坑的一生 天坑与削顶洞穴 天坑退化后的演化方向有着多种可能,削顶洞穴就是其中之一。当一个洞穴大厅的顶部部分或完全崩塌时,就形成了天坑;如果继续崩塌,曾经与洞穴大厅相连的洞道都被削去顶部的话,就会形成削顶洞穴。这张照片前景部分是一段削顶洞穴,后部则有一个圆形的天坑,二者之间的洞道尚未崩塌,还隐藏在大地之下。 通过整理照片发现 在利川、建始、宣恩 我多次拍到了削顶洞穴景观 至于地下河、溶洞、退化天坑、大漏斗、 坡立谷、干谷这些景观,更是比比皆是 张工由衷感叹: 看来在鄂西南,不仅有刚‘诞生’的天坑, 天坑发育的各个阶段在这里也都应有尽有, 这里也可堪称是天坑博物馆! 湖北天坑集中分布在鄂西地区,在恩施土家族苗族自治州内最为密集。照片中位于恩施州建始县茅田乡的这4个天坑,仿佛四星连珠一般串在一起。从形态上我们可以大胆推测,它们很可能是发育于一个地下河洞穴之上的。天坑的发育大致可以分为四个阶段:即地下河洞穴、溶洞大厅、崩塌露出地表和退化。虽然发育在同一个地下河洞穴上,但它们却不一定处于同一发育阶段。 从重庆到鄂西 这片四川盆地与江汉平原间的隆起部 绝大部分山地平均海拔在1000米以上 是我国岩溶地貌发育区之一 我国著名工程地质学家戴广秀等 通过地质普查获得了鄂西的地质资料 (包括长江三峡水库南岸,长江、清江分水岭等地段) 发现这里地表出露岩石大部分为沉积岩 总厚度达5000米 其中各个时代的碳酸盐岩出露 占总面积的61。6 其厚度达3100米以上 这就为岩溶地貌发育准备了充足的物质基础 此外这里属于亚热带季风气候 年平均气温达1617 年平均降水量1400毫米左右 湿热的气候、充沛的降水 为岩溶地貌发育的溶蚀作用 提供了非常有利的条件 按天坑的演化阶段,可将天坑分为不成熟(初始)天坑、成熟天坑和退化天坑:不成熟天坑,洞顶不完全崩塌,以倒置状悬崖和口小肚大的瓮形为特点;成熟天坑,以四周近直立的崖壁为特征,其顶部口径和底部口径的比值在0。71。5之间;退化天坑,仍保留其宏大的规模,但可能失去部分周边陡壁,底部面积远比坑口面积小。 三峡地区第四纪以来强烈上升 长江及其支流迅速下切 岩溶峡谷将古岩溶夷平面分割得支离破碎 使其成块状兀起 不同时期的岩溶过程叠加 古岩溶地貌形态 和今岩溶地貌形态交织组合在一起 使得这一区域的岩溶地貌类型极为丰富多变 本文选摘自《中国国家地理》2020年4月文章: 《湖北,不为人知的天坑大省》 撰文税晓洁,摄影税晓洁等,绘图李亚龙 责任编辑张璇,图片编辑王彤,地图编辑陈云 全文阅读请点击下图购买杂志 四个人眼中的伊塞克湖 吉尔吉斯斯坦(下) 水与草编织的游牧国度 静静的纳伦河,大河出天山 撰文陈杰军摄影王宁等 吉尔吉斯游牧人 西天山的守望者 撰文毛铭 湖北,不为人知的天坑大省 撰文税晓洁摄影税晓洁等绘图李亚龙 西伯利亚河流 这里的河曲很精彩 撰文郦冰熹摄影陈剑峰 叠层石 既是最古老的化石,又是最活跃的生命 撰文姜爽 韩江,从古老瘴江到千年商路 撰文杨弦章摄影温亿中等 富蕴断裂带,阿尔泰山的伤疤 撰文李忠东摄影杨建 鸭绿江口大池子 鸟类繁殖飞地的影像记录 撰文田予摄影许晓德等 密西西比大河之路 美国人讲的故事唱的歌 撰文秦昭摄影马宏杰等 食肉植物 强悍又脆弱的植物萌宠 撰文王辰吴昌宇摄影董磊唐志远等 2020年1月辽宁专辑上 2020年2月辽宁专辑下 2020年3月天山上的国家 地理君的小产业 买好物 看杂志 逛世界 心有多大,地理就有多广博 如果你有任何想对地理君说的话 就在评论区留言吧