天坑背后的秘密

馬志飛

古時候的杞國，有一個人總是擔(dān)心天會坍塌下來、地會深陷下去，并為此食不甘味、夜不安席。后來，人們就用“杞人憂天”這個成語來形容和嘲笑那些自尋煩惱的人。然而，雖然如今我們不必擔(dān)心天會坍塌下來，但不得不密切關(guān)注腳下的土地……

地陷危機

2011年1月13日，四川省樂山市沙灣區(qū)某村民的一塊菜地里驚現(xiàn)天坑，天坑直徑為20米、深度約100米，可怕的是如此巨大的深坑距離幾間民宅的后墻僅幾步之遙。幸好，此次地陷并未造成人員傷亡 。

類似這般的事件恐怕已經(jīng)不再新鮮了。特別是2010年，可謂一個令人刻骨銘心的“災(zāi)害之年”，據(jù)國土資源部發(fā)布的《全國地質(zhì)災(zāi)害通報（2010年）》，這一年僅地面塌陷一項全國就發(fā)生了499起。然而，當(dāng)我們懷著對未來的美好期盼邁步走進新年時，各種災(zāi)難卻又接踵而至，如果不能及時、準(zhǔn)確地查明事實真相，很可能會引起當(dāng)?shù)鼐用竦目只拧?/p>

古時候的杞國，有一個人總是擔(dān)心天會坍塌下來、地會深陷下去，并為此食不甘味、夜不安席。后來，人們就用“杞人憂天”這個成語來形容和嘲笑那些自尋煩惱的人。然而，雖然如今我們不必擔(dān)心天會坍塌下來，但不得不密切關(guān)注腳下的土地，因為近年來一樁樁駭人聽聞的地陷事件接連不斷，不斷地給我們敲響警鐘。

最讓人驚駭不已的莫過于2010年5月31日發(fā)生的“危地馬拉陷坑事件”。當(dāng)天，由于遭受熱帶風(fēng)暴“阿加莎”的侵襲，瀕臨加勒比海的中美洲國家危地馬拉的首都危地馬拉城出現(xiàn)了一個直徑約20米、深度超過100米的巨大深坑，位于街道路口的一幢3層完整建筑墜入坑中。更為蹊蹺的是， 2007年這個城市已經(jīng)出現(xiàn)過一個類似的塌陷坑。

名為“天坑” 實為地陷

首先，我們需要搞清楚幾個概念。危地馬拉城出現(xiàn)的這個深坑，被一些國外媒體稱為“sinkhole”，這個單詞在我國不同的研究領(lǐng)域中有不同的翻譯。

在采礦領(lǐng)域，它是指“陷落柱”，因煤系地層下部的石灰?guī)r層中巖溶發(fā)育，在重力的長期作用下，有些溶洞發(fā)生坍塌，上覆巖層（包括煤系地層）也隨之陷落，由于這種塌陷呈圓形，其剖面形態(tài)似一柱體，故稱陷落柱。

在地下水研究領(lǐng)域，它是指“落水洞”，是地表水流入地下的進口，表面形態(tài)與漏斗相似，是在巖溶發(fā)育地區(qū)連接地表水流和地下河的通道。

在黃土研究領(lǐng)域，它是指“陷穴”，是黃土區(qū)地表出露的一種穴狀凹地，我國西北地區(qū)稱為龍眼，深度大的稱為黃土井，它是由垂直節(jié)理發(fā)育的黃土層，在地表水和地下水的作用下，下部被水流蝕空，使表層黃土濕陷和塌陷而成的。

對于地質(zhì)災(zāi)害而言，該如何翻譯這個詞語才能正確表達其本意呢？從字面來看，“sinkhole”是由“sink（沉陷）”和“hole（坑洞）”兩個單詞合成的，因此可將其直接翻譯成“陷坑”。可是，一些國內(nèi)媒體在未明真相的情況下直接將其譯成了“天坑”，再加上群眾之間的口口相傳，不論什么坑都冠以“天坑”之名號，不斷引發(fā)人們無端的猜測和恐慌。

作為一種常見的地質(zhì)災(zāi)害，地面塌陷有很多種成因：地下采礦導(dǎo)致的地表塌陷、下水管道滲漏侵蝕地下的土層、古舊防空洞破損塌陷以及巖溶地區(qū)自然塌陷等。在農(nóng)村或礦區(qū)，最常見的就是采空塌陷，這大多是多年以前采礦活動的“后遺癥”，其中又以煤礦采空塌陷最為突出。如我國山西大同、河北開灤、遼寧撫順、安徽淮南、江蘇徐州、黑龍江七臺河、河南焦作、山東棗莊等煤礦區(qū)都存在多處塌陷情況。

在城市中，常見的就是輸油管道、天然氣管道、自來水管道、污水管道等年久失修導(dǎo)致其滲漏或爆裂，土層中的松散物質(zhì)被吹刷流走，從而釀成塌陷災(zāi)害。2010年，危地馬拉城出現(xiàn)的這個巨大塌陷坑，其實是由于熱帶風(fēng)暴“阿加莎”帶來的持續(xù)暴雨和城市地下排水系統(tǒng)滲漏逐漸侵蝕了松散的上覆沉積層造成的。

此外，我國一些大城市在20世紀(jì)60年代為了響應(yīng)“備戰(zhàn)備荒為人民”的號召而挖掘了大量的防空洞，后來被廢棄，而在以后的一些建筑設(shè)計中沒有合理地避開，自然容易受到塌陷的影響。據(jù)統(tǒng)計，全國挖洞的軸長度超過萬里長城，挖掘土石方體積超過了長城的土石方總量，僅北京一地，就留下了兩萬多個大大小小的防空洞。

除了以上人類工程活動誘發(fā)的塌陷之外，還有一部分是在巖溶地區(qū)自然形成的。從地質(zhì)科學(xué)的角度來說，天坑的形成其實與巖溶作用有關(guān)，但現(xiàn)在“天坑”一詞已經(jīng)有了專屬的含義，現(xiàn)在用它來專指某種特殊的地貌形態(tài)。

當(dāng)然，除此塌陷坑之外，還有一些特殊的“偽天坑”。如我國剛剛得到國際學(xué)術(shù)界認可的遼寧岫巖滿族自治縣的隕石坑，它實際上是由“天外來客”隕石撞擊而成的。俄羅斯西伯利亞米爾有一個特別巨大的坑洞，直徑為1200米，深達525米，則是人們在采掘鉆石時挖出來的巨大礦洞。

真正的天坑

要說天坑，就得提到喀斯特，而要講喀斯特，又不得不先說碳酸鹽巖。

碳酸鹽巖是在海、湖盆地中沉積形成的一種沉積巖，其中的碳酸鹽類礦物（方解石、白云石等）含量超過50%。這些沉積碳酸鹽巖在漫長的地質(zhì)歷史時期一直在不斷地形成，直至今日，它仍像珊瑚礁一樣在熱帶地區(qū)和淺海底部形成。大陸殼75%的地區(qū)是沉積巖，而沉積巖的15%則是由碳酸鹽組成的，可見其分布之廣泛。碳酸鹽巖中最常見的兩種就是石灰?guī)r和白云巖。

石灰?guī)r以方解石（碳酸鈣）為主要組分，常混入粘土、粉砂等雜質(zhì)，通常呈灰或灰白色，硬度不大，用小刀就能刻動，滴稀釋鹽酸會劇烈起泡。海洋中之所以能夠形成石灰?guī)r，是由于海水具有兩種高濃度的溶解物質(zhì)：鈣離子和碳酸氫根離子。而生活在海洋表層的珊瑚、蛤蜊和其他一些海洋棲息生物常使用這兩種溶解物合成方解石，從而制造身上的保護殼?？墒?，由于地下水中鎂的介入，有些石灰?guī)r可能會發(fā)生變化，鎂能夠?qū)⑹規(guī)r中的部分甚至全部方解石礦物轉(zhuǎn)化為白云石礦物，從而形成白云巖。碳酸鹽巖用途廣泛，它是燒制石灰、水泥的主要原料，也廣泛應(yīng)用于冶煉鋼鐵、制糖、陶瓷、制堿、玻璃、印刷工業(yè)中。

然而，在自然界中，碳酸鹽類巖石卻經(jīng)常發(fā)生一種奇怪的現(xiàn)象：構(gòu)成這類巖石成分的碳酸鈣在含有二氧化碳的水的作用下，溶解為鈣離子和重碳酸根離子而被水帶走。所以，碳酸鹽類巖石在特定的地質(zhì)與氣候條件下，若在流水浸蝕和沉積、重力崩塌、堆積等各種機械作用下，易產(chǎn)生大小不一的空洞甚至塌陷成坑，或者形成石林、溶洞等優(yōu)美的自然景觀。

這種現(xiàn)象被稱為巖溶作用，形成的景觀被稱為喀斯特景觀或巖溶地貌。“喀斯特”一詞源于歐洲亞德里亞海東北岸前南斯拉夫境內(nèi)的石灰?guī)r高原，該地名為喀斯特，那里的巖溶地貌發(fā)育得比較典型，于是，人們便用“喀斯特”一詞來代表巖溶地貌。

我國是世界上巖溶發(fā)育最強烈的國家之一，可溶巖分布面積達356萬平方千米，占全部國土面積的1/3還多。值得一提的是，在距今300多年前，我國明代地理學(xué)家徐霞客就已經(jīng)考察過廣西、貴州和云南一帶的石灰?guī)r地形，探尋了許多地下溶洞，詳細記述了各種石灰?guī)r地形的景觀。

有的巖溶地貌絢麗多彩，有的地下蘊藏著豐富的水源，有的巖溶洞穴可作廠房和倉庫，而有的則會對工程、建筑及采礦造成隱患，如巖溶塌陷，實際上它就是在巖溶作用下形成空洞并在地表發(fā)生坍塌的一種地質(zhì)現(xiàn)象。在已經(jīng)發(fā)生過巖溶塌陷的24個?。ㄖ陛犑?、自治區(qū)）中，共有30多個大中城市、420多個縣市處于高風(fēng)險區(qū)，主要集中在西南地區(qū)，僅廣西、云南、貴州、四川和重慶等5個西部?。ㄊ?、區(qū)），已經(jīng)發(fā)生的巖溶塌陷就占到全國的78%，其次為河北、山東、遼寧等省份。

因地質(zhì)、氣候、水文等條件的差異，各地的巖溶作用形成的景觀會有很大的不同。如我國云南省路南石林，那里的雨水順著巖石坡面流動，常常將其溶蝕成溝槽，或者沿著巖石的垂直裂隙流動，將其溶蝕成柱狀巖體。廣西漓江、陽朔等地區(qū)，在地下水溶蝕作用下，產(chǎn)生了一種高大、孤立的石峰，有的成群出現(xiàn)，遠望如林，故被稱為峰林，同時，這里還分布著大量的串珠狀洼地。

然而，并非所有的巖溶漏斗都能稱為天坑。我國洞穴研究專家朱學(xué)穩(wěn)研究員在《天坑釋義》一文中指出， “天坑”的含義是寬度和深度均大于100米的塌陷漏斗，并由直立的周壁構(gòu)成陡峭的剖面，而且底部與地下河相連接(或有證據(jù)證明地下河道已遷移)。此外, 在觀賞方面它還應(yīng)具有稀有、壯觀、雄奇、險峻、生態(tài)環(huán)境獨特和生物多樣性等綜合屬性，與一般的漏斗或洼地具有明顯的區(qū)別。

近年來，從事洞穴研究工作的國內(nèi)外學(xué)者經(jīng)過深入考察已經(jīng)在我國發(fā)現(xiàn)數(shù)十個天坑，主要分布在重慶、廣西、四川和貴州境內(nèi)，最大的坑口長度和寬度超過了500米，深度超過600米。但一般而言，如果這種地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)生在無人居住區(qū)，大多不具危害性，若經(jīng)過合理開發(fā)還能成為風(fēng)景優(yōu)美的探險和旅游勝地，比如我國重慶奉節(jié)小寨天坑群、廣西樂業(yè)天坑群等都是世界著名的天坑旅游景區(qū)。

除了我國之外，在東南亞群島、歐洲南部的意大利、非洲大陸東南的馬達加斯加、北美洲的墨西哥、南美洲的巴西、加勒比海地區(qū)的波多黎各等國家和地區(qū)也發(fā)現(xiàn)了規(guī)模巨大的天坑或天坑群。

談到這里，大家該明白天坑的真相了吧。以后一定要慎用“天坑”一詞，如果真的要用，也要先考慮清楚是否應(yīng)該把雙引號牢牢地扣上。