[科普中國]-天坑

天坑是指發(fā)育在碳酸鹽巖喀斯特地區(qū)的一種周壁峻峭、深度與口徑可達數(shù)百米的喀斯特負地形，具有巨大的容積，底部與地下河相連接（或者有證據(jù)證明地下河道已遷移）。2001年之前一直將其作為喀斯特漏斗的特例，2001年我國學者正式提議將這種喀斯特地貌命名為“天坑”。

上世紀80年代初，地質(zhì)學家在中國境內(nèi)發(fā)現(xiàn)的“大巖灣”“小巖灣”，是世界上首次發(fā)現(xiàn)的大型漏斗地貌，在此之后隨著我國南方大型喀斯特漏斗的不斷發(fā)現(xiàn)，此類地貌得到了國內(nèi)外學者的深入研究。

名稱由來2001年之前，天坑只是對重慶奉節(jié)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”、“巖灣”等。

2001年，天坑作為一個專門的喀斯特術(shù)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(guī)?？疾旌?，“天坑”這個術(shù)語在國際喀斯特學術(shù)界獲得了一致的認可，并開始用漢語拼音“tiankeng”通行國際。這是繼峰林（fenglin）和峰叢（fengcong）之后，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(shù)語。

直至2010年，已經(jīng)被確認的天坑達78個，其中2/3分布在中國，當然關(guān)于天坑的考察、認定和爭論尚未停止。

2016年11月25日，陜西漢中發(fā)現(xiàn)罕見大規(guī)模天坑群，其中天坑49處（超級1個、大型17個、常規(guī)31個），直徑50-100米的漏斗50余處，洞穴50余處，其它如峰叢、洼地、石林、地縫、峽谷、湖泊、石芽等巖溶地貌景觀60余處。其中最大口徑達520米（鎮(zhèn)巴三元圈子崖天坑）。12

成因及發(fā)育條件形成于碳酸鹽巖層中的天坑共有兩種成因類型，即塌陷型和沖蝕型。

塌陷型天坑塌陷成因的喀斯特天坑是我國目前發(fā)現(xiàn)的最主要類型，在數(shù)量上占絕對優(yōu)勢，如小寨天坑、大石圍天坑群、小巖灣天坑、龍缸天坑等。

塌陷天坑是由地下河強烈的溶蝕侵蝕作用導致巖層的不斷崩塌并達到地表而成。其發(fā)展由地下到地面，并經(jīng)歷地下河洞道、地下崩塌大廳、地表天坑幾個主要階段。

塌陷型天坑的形成應(yīng)具備以下必要條件：有連續(xù)沉積、厚度巨大的碳酸鹽巖層，并有較廣泛的連續(xù)出露與分布；巖層的水平至平緩產(chǎn)狀，尤以寬平的背斜軸部最為有利；位置相對很低的排水基準面和含水層的包氣帶厚度在50-200m以上；溫濕多雨的熱帶至亞熱帶氣候條件；含水層中存在著物質(zhì)、能量輸入與輸出功能強大的動力系統(tǒng)。3

沖蝕型天坑沖蝕型天坑是在特殊的地質(zhì)、地貌與水文條件下形成的一種落水洞式或盲谷式天坑。目前僅發(fā)現(xiàn)了兩例。

其發(fā)育條件應(yīng)具備：上部與下部應(yīng)具備巨厚的非喀斯特化與喀斯特化巖層疊置結(jié)構(gòu)并分別在上游與下游廣泛出露；巖層在整體上呈水平至平緩狀；下部喀斯特化巖層中存在100-200米厚度的含水層包氣帶；溫濕多雨的熱帶至亞熱帶氣候條件；有數(shù)十萬年以上的地殼持續(xù)上升歷史。3

國內(nèi)分布小寨天坑世界上僅有的三例超級天坑（深度和寬度均超過500米）之一，位于距奉節(jié)縣城91千米的荊竹鄉(xiāng)小寨村。小寨天坑坑口地面標高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?？颖谟袃杉壟_地:位于300米深處的一級臺地，寬2-10米，臺地有兩間房屋，曾有人隱居；另一級臺地位于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?？拥紫逻呌械叵潞?，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巖溶系統(tǒng)，天坑底部的地下河水由天井峽地縫補給，自迷宮峽排泄；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(qū)工農(nóng)鎮(zhèn)三顆村6組一塊玉米地里出現(xiàn)了一個直徑約20米深不見底的“天坑”。據(jù)附近村民介紹，該“天坑”是經(jīng)過6天6夜的塌陷形成的，但形成的原因并不明確。

“天坑”直徑約為20米，坑內(nèi)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斤的石頭朝坑內(nèi)扔去，只聽見“啪、啪、啪……”的聲音一直延續(xù)并變小?！笆^沒有到底部，發(fā)出的‘啪啪’聲是碰到坑內(nèi)其他的石頭了，這個坑具體有多深，無法估計?！?/p>

據(jù)家住“天坑”附近的村民黃大金介紹，出現(xiàn)“天坑”的地是他們家的玉米地，這附近只有3家住戶，他們家距離“天坑”出現(xiàn)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。而家里的黃牛就是拴在‘天坑’附近的樹上，黃牛當天晚上叫了一整晚?！秉S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。”4

2013年12月12日凌晨0:40許，廣元市朝天區(qū)平溪鄉(xiāng)三組突然發(fā)生地陷，造成的天坑長約60米，寬40余米，坑深越30余米。當?shù)卮迕裢跫禹?1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?？逅€在繼續(xù)擴大中。

江蘇天坑2014年1月5日，位于連云港市新浦區(qū)濱河新城一條在建的公路旁突然塌陷，隨后形成一個巨大的“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(qū)內(nèi)，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(qū)”。事發(fā)后，磷礦方面立即向多個相關(guān)部門進行匯報，并采取了有效防范措施。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”。5

樂業(yè)天坑群1998年國土資源部在廣西壯族自治區(qū)百色地區(qū)樂業(yè)縣進行土地資源調(diào)查時，發(fā)現(xiàn)一種世界罕見的地質(zhì)奇觀 —喀斯特漏斗群，又稱樂業(yè)天坑群。該地區(qū)為典型的喀斯特地貌（即巖溶地貌）。降水量大，為地下洞穴的發(fā)育提供了良好條件。

樂業(yè)天坑群位于中國廣西樂業(yè)縣，占地約20平方公里。初步已發(fā)現(xiàn)有大石圩、白洞、風巖洞、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(yè)天坑群是世界最大的天坑群，截止已發(fā)現(xiàn)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“世界巖溶圣地”。

樂業(yè)天坑群中最大的大石圍天坑，垂直深度613米，南北走向?qū)?20米，東西走向600米。大石圍天坑（又名樂業(yè)地下龍宮天龍口）位于中國廣西樂業(yè)縣同樂鎮(zhèn)刷把村百巖腳屯。通過GPS地球衛(wèi)星測量儀測出，大石圍天坑深度為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。

陜西漢中天坑群漢中天坑群這一世界級“天坑群”地質(zhì)遺跡的發(fā)現(xiàn)，不僅填補了世界巖溶地質(zhì)研究空白，增加了生物研究原始樣本，更極大地豐富了我國乃至世界地質(zhì)遺跡旅游資源，未來這里將成為我國新的重要旅游目的地。

通過對600多平方公里核心區(qū)域的深入調(diào)查，在漢中南部秦嶺造山帶與揚子地塊結(jié)合部位，新發(fā)現(xiàn)地質(zhì)遺跡200余處，其中天坑49處(超級1個、大型17個、常規(guī)31個)，直徑50-100米的漏斗50余處，洞穴50余處，其它如峰叢、洼地、石林、地縫、峽谷、湖泊、石芽等巖溶地貌景觀60余處。

這些遺跡主要分布在漢中市寧強縣禪家?guī)r鎮(zhèn)、南鄭縣小南海鎮(zhèn)、西鄉(xiāng)縣駱家壩鎮(zhèn)、鎮(zhèn)巴縣三元鎮(zhèn)四個區(qū)域。其中，鎮(zhèn)巴縣三元鎮(zhèn)和南鄭縣小南海鎮(zhèn)集中區(qū)天坑最為密集，巖溶地貌景觀形態(tài)最為完整，分布有單體規(guī)模最大的鎮(zhèn)巴圈子崖天坑、形態(tài)最典型的鎮(zhèn)巴天懸天坑、坑底有原始森林的南鄭伯牛大型天坑。另外，西鄉(xiāng)縣駱家壩鎮(zhèn)集中區(qū)則發(fā)現(xiàn)有雄偉壯觀的天生橋和商周時期川陜最大懸棺遺址——“神仙崖”懸棺墓。

漢中天坑地質(zhì)遺跡具有3個方面的顯著特點，從地質(zhì)遺跡本身的物質(zhì)組成看，天坑、石林、溶洞等都是發(fā)育在古老而堅硬的碳酸鹽巖地層之中。這些地層成巖程度高，抗壓性強，為其保持自然狀態(tài)提供了有利的物質(zhì)條件。從地質(zhì)遺跡周邊環(huán)境看，地質(zhì)遺跡分布的最核心區(qū)域，地勢險要，人跡罕至，巖溶系統(tǒng)完整，生態(tài)系統(tǒng)良好，各類地質(zhì)遺跡均保持原始狀態(tài)、自然狀態(tài)、天然狀態(tài)，基本未受到人為干擾和破壞，是最為完整、最具自然狀態(tài)的世界級地質(zhì)遺跡。

天坑洞穴中保留有豐富的古地下河沖積物、次生化學沉積物以及重力崩塌堆積物等，為研究地下河演化和秦嶺南部古環(huán)境變化提供了寶貴素材。另外，天坑群為某些動植物的生長、發(fā)育提供了特殊的生態(tài)地質(zhì)條件，特別是鼯鼠等瀕危物種的發(fā)現(xiàn)，為研究大巴山生物多樣性、豐富性、復雜性、獨特性提供了極佳場所。1

其他天坑重慶武隆后坪鄉(xiāng)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

貴州紫云水塘天坑群

貴州羅甸董當天坑群

貴州安龍板洞天坑

廣西樂業(yè)天坑群

廣西巴馬天坑群

廣西鳳山三門海天坑

廣西河池市東蘭縣罕見天坑，在泗孟田園風光景區(qū)周邊還發(fā)現(xiàn)了天坑群，其中一個天坑深度約420米，為國內(nèi)罕見。6

北京市房山區(qū)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

云南滄源天坑

國外分布溫特帕克天坑溫特帕克天坑在1981年形成于該市一個公共游泳池下面，其成因可能是水通過游泳池底的小裂縫滲入下面的土壤。由于佛羅里達州的土壤多沙，即便是游泳池周圍的水生植物也有可能慢慢地將足夠多的土壤沖走，侵蝕下面的固體石灰?guī)r層。

馬爾伯里天坑這個深約185英尺(約合56米)的天坑于1994年出現(xiàn)在佛羅里達州的馬爾伯里市，發(fā)生塌陷的地方位于采礦企業(yè)IMC-Agrico傾倒的一堆廢料。該公司當時正在開采巖石以提取磷酸鹽。磷酸鹽是一種化學物質(zhì)，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，在磷酸鹽從巖石中提取出來以后，主要成分是石膏的廢料被作為泥漿過濾出來。 隨著一層層的石膏被曬干，就形成了裂縫，就像出現(xiàn)在干燥泥團上的裂縫。后來，水在裂縫中不斷流動，將地下物質(zhì)卷走，為天坑的形成創(chuàng)造了條件。

永不沉沒之坑阿拉巴馬州“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，里面生活著罕見的蕨類植物。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后代保護這個自然奇觀。

危地馬拉天坑2007年，危地馬拉城也曾出現(xiàn)過一個類似天坑，這個天坑的直徑約為60英尺(約合18米)，深約300英尺(約合100米)。

皮謝爾的陷坑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，最終導致塌陷。密蘇里州的格烏澤說：“密蘇里州和賓夕法尼亞州西部的煤礦附近也曾出現(xiàn)過陷坑。我們的建礦技術(shù)越來越高，頂部足以支撐上方土壤的重量?！?/p>

其他天坑伯利茲城藍洞天坑

冰島陷坑

墨西哥伊克·基爾天然井

俄羅斯亞西伯利亞天坑

科學考察中國和來自法國的科考專家近日圍繞東蘭的地質(zhì)資源開展了首次聯(lián)合科考活動，探測地下洞穴長度達16.5公里，發(fā)現(xiàn)一座深度超過400米的天坑，為國內(nèi)罕見。

此次中法聯(lián)合科考隊隊長、法國洞穴探險聯(lián)盟協(xié)會秘書長讓·波塔西介紹說，歷時8天，中法科考人員聯(lián)合對東蘭縣境內(nèi)的武篆鎮(zhèn)、泗孟鄉(xiāng)、蘭木鄉(xiāng)等地的12個洞穴（天坑）進行了科學探險活動。6

科考探險隊發(fā)現(xiàn)，東蘭縣的地下洞穴不僅地質(zhì)構(gòu)造復雜，地下河資源豐富，一些洞穴相通形成廊道景觀，洞穴內(nèi)還不乏造型各異的鐘乳石、流水、瀑布、湖泊等?？瓶既藛T在泗孟田園風光景區(qū)周邊還發(fā)現(xiàn)了天坑群，其中一個天坑深度約420米，為國內(nèi)罕見。6

2016年3月3日，科考人員進入天坑探險?？瓶既藛T在天坑底部發(fā)現(xiàn)地下水，在探險過程中，科考人員發(fā)現(xiàn)了蝙蝠、百花蛇、國家二級保護野生動物紫色金線鲃以及不知名的多脊柱動物和花朵等動植物，并且首次在廣西境內(nèi)發(fā)現(xiàn)洞穴生物布甲?？瓶紝＜曳Q初步探險即發(fā)現(xiàn)東蘭地質(zhì)資源十分豐富，隨后還將把探險發(fā)現(xiàn)的不知名物種的圖片，交給動植物專家進行科學鑒定。6

價值科學價值天坑是喀斯特作用形成的一種規(guī)模最大的個體形態(tài)，是在漫長的地質(zhì)歷史中經(jīng)過內(nèi)外動力地質(zhì)作用形成的，具有稀缺性和不可再生性。在喀斯特及其相關(guān)科學研究中具有巨大的科學價值。

天坑的形成與喀斯特水文地質(zhì)過程及含水層的演化有著特別密切的相互聯(lián)系，天坑形成機制及其分布與演化規(guī)律的研究，可能會導致人們對含水層性質(zhì)及演化過程認識的巨大飛躍。

天坑的研究將有助于對喀斯特作用的基本機制，特別是溶蝕、侵蝕和崩塌作用的機制及其相互關(guān)系認識的深化及發(fā)展。3

旅游價值天坑是一種自然奇觀，并為喀斯特所特有，具有稀少、險峻、奇特、恢弘、壯麗、生態(tài)環(huán)境獨特等一系列特殊的旅游觀賞價值及感官屬性。3

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

徐浩杰 - 講師 - 蘭州大學