天坑，大地的“陷落”

本刊綜合

天坑家族又添新成員！前段時間，自然資源部中國地質(zhì)調(diào)查局巖溶地質(zhì)研究所組織科考探險隊在廣西百色市樂業(yè)縣探險結(jié)束后，確認發(fā)現(xiàn)1 個標準天坑。至此，樂業(yè)縣的天坑家族成員增至30 個。

天坑是一種坑洞，是大地突如其來的“陷落”，隱藏在地平線之下，如同巨大的石桶，深不見底。它們又不僅僅是坑洞，里面還藏著“生物世界”，具有很高的科研價值。

接下來，我們就走近天坑，來了解它們的與眾不同吧！

天坑是什么

天坑不是隕石撞擊地球的結(jié)果，也不是超自然力量的創(chuàng)造，而是一種喀斯特地貌。

不同于峰林、石林、溶洞等，天坑是特殊的喀斯特負地形，口徑和深度不小于一百米或容積大于一百萬立方米，四周或大部分巖壁為陡壁，或曾與地下河連通。

在一定范圍內(nèi)，若干個天坑通過地下河系統(tǒng)相互連通，即可形成一個天坑群。

圖1 大石圍天坑（圖/圖蟲創(chuàng)意）

知識小課堂

在喀斯特地貌分布區(qū)，存在著兩個“世界”。一個是地表的，一個是地下的。

地表喀斯特地貌顯而易見，如峰林、峰叢、石林、巖柱。它們就像從地上生長出來的，峻峭秀麗。

地下喀斯特地貌更像是隱藏在大地深處的另一個世界，神秘莫測，如溶洞、地下河。

在兩個“世界”之間，還有一種喀斯特地貌，它是連接“地表世界”和“地下世界”的通道，就像大地的肚臍。我們稱這種喀斯特地貌為喀斯特負地形，洼地、漏斗、豎井、天坑均屬此列。

天坑的命名是中國科學(xué)家的特殊貢獻哦。

在2001 年以前，天坑只是對重慶奉節(jié)縣小寨天坑這種景觀的特稱，類似的地貌在全國各地有不同的名稱，如“龍缸”“石院”“石圍”等。

它們往往被當成喀斯特地貌中豎井和漏斗的一種特殊形態(tài)，即“豎井狀的巨型漏斗”或“漏斗狀的巨型豎井”。但是，后來，地質(zhì)學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，同一種地貌既叫漏斗又稱豎井，不合適。

2001 年，我國巖溶學(xué)家朱學(xué)穩(wěn)首次提出將天坑從大型漏斗或豎井中分離出來，作為專門的喀斯特地貌術(shù)語。

2005 年，國際喀斯特天坑考察組在重慶、廣西一帶考察后，“天坑”這個術(shù)語在國際喀斯特學(xué)術(shù)界獲得了一致認可，并開始以漢語拼音“tiankeng”在國際通行。

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。

你知道嗎

藍洞是海底巨大的深洞。

從空中鳥瞰，藍洞是海面上突然出現(xiàn)的深藍色的圓形水域，仿佛是大海的瞳孔，深邃、神秘、詭異。

地球上大多數(shù)藍洞是地表的洞穴系統(tǒng)被海水淹沒之后形成的，因此藍洞算是大海中的“天坑”。

新成員長這樣

天坑“新成員”——“神鷹天坑”位于廣西百色市樂業(yè)縣邏西鄉(xiāng)平峨村隴坳屯附近。科考探險隊從坑口沿峭壁垂降約百米，攀爬數(shù)小時后踏足坑底。

這是個非常標準的天坑?？涌诔蕶E圓形，東西方向長306 米，南北方向?qū)?50 米，最大深度192 米，平均深度約139 米，容積超過500 萬立方米。

坑壁上有3 個大型洞口，據(jù)推測，這是天坑演化早期的洞穴遺跡。坑底保存著完好的原始森林系統(tǒng)，大量崩塌塊石隱藏其中。朝著天坑頂部集中生長的古樹接近40 米高，密集的陰生植物快沒過肩膀。

圖2 “神鷹天坑”航拍圖（圖/廣西702 洞穴探險隊）

知識小課堂

廣西百色市樂業(yè)縣屬于中國南方喀斯特典型的巖溶區(qū)，是世界最大天坑群——樂業(yè)天坑群所在地，被譽為“世界天坑博物館”。

不同于樂業(yè)天坑群中的天坑，這次新發(fā)現(xiàn)的天坑發(fā)育于伏歸地下河。這個地下河系統(tǒng)是否還有其他天坑呢？期待科學(xué)家們進一步的考察結(jié)果。

天坑是如何“煉成”的

喀斯特又稱“巖溶”，即水溶蝕可溶巖所產(chǎn)生的地質(zhì)現(xiàn)象。作為喀斯特地貌，天坑也是流水和巖石長期作用的杰作。

形成條件

到底天坑形成需要哪些條件呢？主要是兩大方面。

巖層本身

碳酸鹽巖層要厚，只有足夠厚的巖層才能為天坑的形成提供足夠的空間。

圖3 溶洞內(nèi)有石鐘乳、石筍、石珍珠等（圖/央視新聞網(wǎng)）

包氣帶（含氣體的巖層）也要夠厚。

巖層與地面需平行，就像一層層石板疊在一起，只有這樣的巖層才能垮塌。

水文條件

地下河的水要夠深。

降水量要足夠大。地下河的流量和動力足夠大，才能將塌落的石頭沖走。

地殼突起這一條件也要滿足，這樣地殼運動才會給巖層的垮塌提供動力。

“發(fā)育”過程

根據(jù)成因不同，天坑可以分為兩種：塌陷型天坑和沖蝕型天坑。

塌陷型天坑

塌陷型天坑的形成分為三個階段：

第一階段，地下河不斷溶蝕和侵蝕巨厚的碳酸鹽巖層，使之形成地下空洞，洞壁和洞頂巖層不斷崩塌；第二階段，水流長年累月沖刷帶走崩塌物，崩塌空間逐漸擴大，形成穹隆狀的地下大廳；第三階段，在地表水的侵蝕和重力作用下，大廳頂部巖層崩塌，陷落部分就此成為塌陷型天坑。世界上大部分天坑是這種類型的。

沖蝕型天坑

沖蝕型天坑是地表水長期沖蝕與溶蝕碳酸鹽巖層而形成的。形成過程是這樣的：

在頂部巖石不連續(xù)的地方，部分易被水侵蝕的碳酸鹽巖露出來，于是地表水順勢滲到地下，并在某個地方找到出口；時間久了，頂部碳酸鹽巖露出的地方形成落水洞，同時在落水洞和出水口之間形成一條地下河；隨著匯聚水量的增加，落水洞越來越大，甚至形成巖屋，之后巖屋崩塌，便形成沖蝕型天坑。

天坑從形成、成熟到衰敗就如同生命從孕育、成長到衰老，階段不同，形態(tài)各異。

孕育期的天坑口小、“肚子”大，呈壇形，也被稱為“天窗”；成熟期的天坑口、底幾乎一樣大，呈桶形；退化期的天坑口大、底小，呈碗形。

家族成員“大聚會”

國際上有一句話——世界天坑看中國。天坑家族主要集中在中國，其中不乏“部落”——天坑群。天坑群主要分布在廣西、貴州、四川、重慶、云南以及陜西，著名的有廣西樂業(yè)天坑群、重慶武隆后坪鄉(xiāng)天坑群、陜西漢中天坑群。

按照規(guī)模大小，天坑可以分為三類：一類是超級天坑，直徑和深度都大于500 米；一類是大型天坑，直徑和深度為300 米～500 米；一類是標準或常態(tài)天坑，直徑和深度為100 米～300 米，這類天坑數(shù)量最多。

在天坑家族中，有一些成員非常有名，你們了解它們嗎？

小寨天坑

所在地：重慶奉節(jié)縣

小寨天坑的坑口直徑約622 米，坑底直徑約522 米，平均深度超過660 米，容積約為1.2億立方米，是北半球的一大奇觀。

小寨天坑具有雙層結(jié)構(gòu)，第一層深約300米，第二層深約400 米，之間為一片緩坡狀臺地?？颖诋惓６盖?，在東北方向的峭壁上有小道通到坑底，坑底有一條暗河經(jīng)過。

大石圍天坑

所在地：廣西樂業(yè)縣

大石圍天坑是樂業(yè)天坑群中最具代表性的一個天坑。它東西長約600 米，南北寬約420 米，最大垂直深度約為613 米，容積約為0.8億立方米。

據(jù)說，遭暴雨侵襲多日后，天坑中有時會出現(xiàn)一道奪目的光芒。

圖4 探險隊員在大石圍天坑底部的洞穴泅渡地下河（圖/《廣西日報》）

圖5 巴馬瑤族自治縣響水洞聯(lián)體天坑群(圖/《廣西日報》）

好龍?zhí)炜?/p>

所在地：廣西巴馬瑤族自治縣

在我國已發(fā)現(xiàn)的超級天坑中，好龍?zhí)炜拥娜莘e比小寨天坑略小。這個天坑巖壁陡峭，站在天坑的邊緣俯瞰，萬丈深谷令人不寒而栗。坑底被開墾為種植糧食的旱地。據(jù)說，當?shù)厝巳ツ抢锔?，一個來回就要一整天。

小巖灣天坑

所在地：四川省興文縣

小巖灣天坑俗稱“天盆”，東西長約625 米，南北寬約475 米，最大深度為248 米。

攀上東緣的絕壁之巔，天坑的形態(tài)一覽無遺。它就像陷落在地球的一口深井，上部巖壁裸露，光潔如墻，中下部堆積物遍布，其上覆蓋著青黑色的植被。

坑內(nèi)“別有洞天”

你可能想象不到，天坑是草本植物生長的天堂，蝙蝠和飛貓等動物也把天坑當作繁衍生息的“樂土”。有的天坑里還有瀑布、溶洞等。

或許你會問，植物生長需要陽光，天坑里有陽光嗎？

當然有，天坑并不是一個完全封閉的空間，陽光是可以照射到里面的，并且一些區(qū)域在某些時候還會被陽光直射。

另外，不是所有的植物都需要足夠的陽光。陰生植物只需要微弱的陽光就可以很好地生長，陽光多了它可能會死亡呢。

植物

桫欏桫欏科桫欏屬蕨類植物，又稱“樹蕨”。與恐龍同時代，有著“活化石”之稱。它們的莖干筆直、中空，高可達6 米，葉片大，呈長矩圓形，具有活血化瘀、清熱止咳、祛風除濕的功效。

短腸蕨比桫欏還古老的蕨類植物，喜陰濕環(huán)境，塊莖較大。

竹生羊奶子胡頹子科胡頹子屬植物，果實非常大且富含維生素C，對于人類來說是營養(yǎng)豐富的果實，有極高的生態(tài)價值和經(jīng)濟價值。

大花石蝴蝶苦苣苔科石蝴蝶屬植物，生于石灰?guī)r石壁或石縫中，對濕度要求比較高，還需要穩(wěn)定的溫度。它們植株小而花朵碩大，清麗可人。

小果十大功勞小檗科十大功勞屬常綠灌木，奇數(shù)羽狀復(fù)葉，葉片正面為深綠色，背面為黃綠色，葉緣的刺較尖銳，花瓣呈長圓形，漿果呈球形。

香木蓮木蘭科木蓮屬喬木，樹干粗壯通直，每年4月下旬至5 月上旬開花，花朵為純白色的，大而芳香。

董棕樹形美麗，樹高超過20 米。喜歡陽光充足、濕潤的環(huán)境，較耐寒，約20年開1次花，開花結(jié)實后死亡。

圖6 竹生羊奶子的果實（圖/中國科學(xué)研究院昆明植物研究所）

圖7 大花石蝴蝶（圖/央視新聞客戶端）

圖8 飛貓（圖/央視新聞網(wǎng)）

動物

飛貓臉似狐，眼似貓，尾巴同松鼠，晝伏夜出，依靠寬大的翼蹼滑翔。

張氏貝爾蛛幽靈蛛科貝爾蛛屬動物，以采集者、魚類學(xué)家張春光教授的姓氏命名。

舟山眼鏡蛇大型前溝牙毒蛇，體色一般為黑褐色或暗褐色，毒牙小。受驚擾時，常豎立前半身，頸部平扁擴大，作攻擊姿態(tài)，同時頸背露出呈雙圈的“眼鏡”狀斑紋。

紫色金線鲃鯉形目鯉科金線鲃屬魚類，體肥壯、側(cè)扁，是國家二級野生保護動物。

價值可不小

作為不可再生資源，天坑不僅具有自然遺產(chǎn)、美學(xué)觀賞和旅游的價值，還有重要的科研價值。

生物多樣性的研究

天坑憑借其特殊的環(huán)境“哺育”了很多生物。這些生物給科學(xué)家研究生態(tài)系統(tǒng)、氣候?qū)ι锷娴挠绊懸约拔锓N演化提供了特殊的案例。

另外，對天坑的研究可以增加對地球生物多樣性的了解。

地質(zhì)學(xué)、景觀學(xué)研究

天坑在喀斯特作用下形成。它的存在與當?shù)氐乃牡刭|(zhì)和含水層的演化有密切關(guān)系。

對天坑形成機制、分布和演化規(guī)律的研究，可以讓人類對喀斯特作用的基本機制有更深入的認識，豐富和發(fā)展傳統(tǒng)巖溶地質(zhì)學(xué)理論和景觀地貌學(xué)理論。