天坑,在很多地区人们的日常生活中,并不是一个新鲜东西。在各种导航地图上以“天坑”为关键词搜索,一下子就能蹦出成百上千个。天坑虽然已经在地球上存在了几十万、数百万年甚至更久,但是直到十多年前,才作为一个地理术语,得到公认。
2011 年,在我国南方有多处新天坑发现,当时我国已发现的天坑总数近 100 个。到 2016 年陕西汉中天坑群宣告发现的新闻发布会上,有关方面公布的数据是“汉中天坑群的发现,将全球天坑数量由 117 个增加至171 个。目前,这个记录还在不断被刷新。
天坑的最终命运是退化。当天坑四周崖壁的崩塌的堆积速率超过地下河的搬运速率时,天坑开始退化,从失去一面陡壁,到仅存一面陡壁,再到树木掩映了块石的堆积……最终天坑将不复存在。
在地质历史进程中,天坑是如同流星一般短暂而闪亮的存在。我们人类能和天坑在同一个地质历史时期相遇,能亲眼目睹如此壮丽的奇观,可谓是的时间的宠儿了
奉节天坑
什么是天坑
2010 年 5 月 31 日,遥远的南美洲危地马拉首都危地马拉城突然出现一个深达 60 米塌陷洞,有目击称一幢 3 层建筑坠入洞中,至少造成 1人死亡,有媒体报道为“天坑”。在此前后,国内媒体上也是“天坑”频现,比如广西贺州、江西南昌、浙江杭州、四川成都、宜宾、崇州等地也不断有这种地面陷坑出现。
后来有专家解释说,这些现象其实应该称为“地陷”。地陷是地面塌陷,而天坑是一种喀斯特地貌的专属名称,二者并非一个概念。发生地陷的原因其实很简单,就是地下的平衡被打破,地表就自然下沉了。危地马拉的巨洞,据专家分析主要原因可能就是地下管道系统年久失修,长期渗水,在地下掏出一个洞穴,最终导致这个塌陷洞形成。
关于“天坑”的定义,中国地质科学院岩溶地质研究所朱学稳与所在的研究集体,历经多年实地考察和研究,提出了“喀斯特天坑”理论体系,使“天坑”成为继“峰林”、“峰丛”之后,又一个来自中国的岩溶术语。“四周岩壁峭立(而不是任何形式的缓坡,且不包括后生改造)。深度与平均宽度均不小于50 米的地表陷坑。”这是 2001 年朱学稳首次在《科学导报》上给出的最初的天坑定义。
2006 年,他又将这个定义改为“平均深度与宽度均不小于 100 米的地表陷坑”,并做了更详细的解释。
他指出,天坑既不是“大型漏斗”,也不是“超级竖井”,而应是喀斯特形态学中的一个新成员。在这以前,国际学术界只有大型漏斗一词,对这一现象并无较深入的科学研究。
朱学稳生于 1932 年,1954 年毕业于南京大学,如今已经年近八旬,被誉为“天坑之父”。他回顾说,从科学的发现的意义上讲,我国最早报道并解释天坑形成的记载,见于 20 世纪 80年代西南师范学院地理系的杨世焱有关四川兴文石林风景区的著作。该风景区内有两个天坑,即小岩湾和大岩湾,但一直被作为岩溶落漏斗的特例而未予重视。
小寨天坑的科学发现是一个重要的起点,在新闻媒体传播下,影响遍及我国南方广大的岩溶地区,此后的几年,“天坑”这一岩溶形态中规模最大的一种类型,不断在我国南方被发现。2000 年 6 月中国地质科学院岩溶地质研究所对广西的乐业大石围及其周围进行考察,证
实大石围是一个规模与小寨天坑不相上下的特大型(超级)天坑,而该天坑的周边约 100 平方千米的范围内就有十多个中型以上规模的天坑。2002 年底,广西巴马县的号龙天坑和交乐天坑(特大型天坑)被确认。
2001 年 3 月朱学稳在重庆市武隆县的后坪乡发现了又一个大型天坑,这个名为“箐口漩坑”的天坑,在成因上与以往所发现的塌陷天坑不同,属于地面水流的冲蚀作用而形成的天坑,在成因分类上属“冲蚀型天坑”,“箐口漩坑”为天坑成因类型多元化增加了新的例证。2002年 1 月,朱学稳领导的研究集体在箐口天坑附近有调查、确认了石王洞、天平庙、牛鼻子等 4个冲蚀型天坑。
崇左天坑,石柱林。
奉节天坑
天坑、漏斗与竖井
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。我在湖北神农架也看到了很多落水洞和草地上的小漏斗。我问朱学稳,怎么区分天坑、漏斗与竖井?
朱学稳说 :“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。”
要朱学稳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。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。朱学稳认为 :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。其形成条件具有特定性和特殊性,故其分布甚是稀少。
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 100 米,便是罕见的大型漏斗了。而大型天坑四壁岩石峭立,深度百米至数百米以上。
天坑与漏斗之间既有量的差异,也存在质的差别。初步的研究表明,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的重大意义,都是一般的岩溶漏斗所不可代替、不可比拟的。
天坑也应该在科学含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 50 米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”,它可看成是天坑发育的某个阶段形态。
漏斗与竖井虽然可能与天坑有成因或发育阶段上有耦合关系,但不是所有的的漏斗或竖井都会发展成为天坑。那么,有没有普通人可以比较直观判断“天坑”和“漏斗”的办法?张远海副研究员指给我看《天坑释义》的结论部分,他说,你先拿这两条去卡,基本上就跑不了:
第一、天坑的宽度和深度均不小于 100 米,且宽深比接近单位比 ;
第二、天坑大部分周壁为直立崖壁。这两个最基本的条件能够基本符合,就很有研究价值。其他更复杂的问题,可以实地慢慢研究。
崇左天坑,石柱林。
湖北长阳,地质漏斗人家
古代石狮雕像,四川雅安芦山县围塔村。
硝坑喀斯特地貌岩溶地貌。湖北长阳县雪
广西乐业、 大宴坪及周边
四川雅安芦山县龙门洞风景区溶洞
贵州打岱河天坑群
2011 年 8 月的最后一个周末,当我从贵阳驱车南行 4 小时,站在黔南布依族苗族自治州平塘县塘边镇“道坨天坑”边时,心中不禁有些迷茫。
烈日当头,俯看天坑底部的森林,却是绿到发黑,似乎有阵阵意不断涌上来,显得神秘莫测。这里给人的心理感觉,与我多年前在重庆奉节游览过的小寨天坑不同。小寨天坑有路,可以轻松走到底部的水电站。
“有人从对面那个缺口下到过坑底,里面有河,有树,大的有几人粗呢。”塘边镇武装部长敖德寿说,“走,我们去看更大的天坑。”翻过一个小山坡,也就百米开外,更大的打岱河天坑映入眼帘。也是地面突然塌下去一大块,俯瞰像一片盆地,中央是一条分叉的河,河边是地毯般的草地,看起来很美。
打岱河天坑几乎垂直的灰白石壁环绕着盆地四周,绝壁顶端的路边新建了一个观景台。站在看台上,脚下和两侧都是陡立的绝壁,可能因为大,看起来却比道陀天坑要平常很多。当地网站的资料说 :打岱河天坑是龙凤山最大的天坑,南北走向长度 1800 米,东西直径 1700 米,天坑深 543 米,底部面积 80 万平方米。
对面远处的绝壁,因为远,看起来已经有点发灰了。目力所及,对面绝壁看起来却似乎都被峡谷断开,那么,这个天坑是全封闭的吗?
贵州洞穴协会常务理事程广源说 :“当然!要不怎么会称为天坑。”这里的天坑,最初就是他们和法国人联合探洞“发现”的。这时,塘边镇兴隆村村民杨池,加入我们的谈话,“你看那河边的草,这里看起来平平的,下到里面走起来,至少有齐腰深呢!”。杨池曾经在天坑里面的洞中抓过鱼,他说,下到坑底,都是在绝壁上走之字形,要走两个小时。
打岱河天坑位于平塘县塘边镇新建村境内,距镇中心 18 公里,离县城 120 公里。当地对旅游开发饱含热情,从镇里过来的沙石路,正在拓宽。在天坑群周边地区,植被保护良好,森林覆盖率达 90%以上。塘边自然景观与人文景观并存,自然景观以天坑、野生动物、古树名木、奇花异草为主 ;人文景观以安家洞古庙、清水布依族传统文化为主。
眼前这个可能是世界之最的打岱河天坑,除了两个新修的大看台,还谈不上有什么旅游设施,也不收门票。在公路尽头的村庄边,他们立了一块巨石,上书“贵州平塘 国家地质公园 打岱河天坑群”。
程广源、王成刚和他们的贵州洞穴协会,在这一带与法国人联合探洞多年,他们介绍说 :1986 年中法洞穴探险队最初来到这里时,便疑惑这里可能有一块地球上最大的喀斯特洼地。
那时候,学术界尚没有“天坑”这个词。他们说,这一带峰峦涌翠,山石屹立,地貌形态远比 1986 年时预想得要复杂很多,堪称“天坑博物馆”。除了我们看到的这两个,目前仅在塘边镇还发现有安家洞天坑、猫底陀天坑、瑶人湾天坑、音洞天坑等共计 12 个天坑。
中法洞穴探险队近几年多次在这一带继续探 险, 在2007、2008、2009 年 和 2010 年 的 连续考察后,他们在最近的一份报告中认为 :“如果说我们还有许多关于这种特殊的喀斯特形态的定义、理解和分类方面的问题,但有一点是肯定的,即打岱河巨型漏斗或天坑是目前为止地球上已知的最大的喀斯特负地形。”
一般而言,负地形是指相对低于邻区或新构造下沉地区的地形。洼地、盆地都是负地形。这是与正地形相对的一个名词,山地、高原、丘陵都是正地形,是指相对高于邻区或新构造上升地区的地形。
这里的一切,更多的还是待解之谜。比如,12 个天坑究竟都有多大?目前尚没有准确翔实的公认数据。有些是因为尚未进行测量,测量过的,因为对天坑概念认识的不同、测量方法不同,得出的数据也并不相同。甚至天坑的名称,不同资料表述也并不一致。
天坑就在那里,等待着探索者的脚步。
打岱河天坑旁 , 村庄的葬礼。
航拍湖北长阳天坑
闻知我在采访“天坑”,宜昌探险家徐晓光告诉我,前不久他们在鄂西清江生态考察时,发现了几处疑似天坑,希望我能够去看一看。我匆匆赶回湖北,第二天中午 11 点多,我们就站在了大堰乡千丈坑村的一个疑似“天坑”旁。天坑的边缘,就在一户人家的屋后几米远的地方,坑边看起来很陡,竖立上来的树木挡住视线。视野最开阔的地方是农户的茶园田埂上,我用新买的激光测距仪测量,对准最陡的一面崖壁实测宽度为 299 米。仪器显示海 387 米。
千丈坑村一组村民周信满说,有条小路能够下到天坑里面,他带着我们沿路而下。天坑底部比较平坦,我找了一处开阔地从东南的路边到西北方向实测,宽度为 229 米。天坑底部有一道道平行的深沟,我正奇怪是怎么回事?周信满说,这是前些年包产到户分到各家留下的标记。以前还有人种,这几年荒了。
我们跟着周信满来到最显眼的那面陡崖底部的一个水潭边,我向上直着测了一下,到陡崖顶端一棵大树下的距离,为 130 米。换算下来,这面陡崖的高度应该已经超过 100 米了。
除了几米见方的一个水潭,天坑底部全被茂密的杂草和灌木笼罩。周信满说 :天坑里的水都跑到几公里外的一个洞里了,那里建有一个水电站。我们开车绕到几公里外的一个河边,找到了电站入水口的两个溶洞,实测海 165 米。
电站出水汇入一条小河,流入清江。清江贯穿长阳县境,最低处海不足百米。这样看来,形成天坑的条件是具备的。大堰乡就在清江边,却异常缺水,周信满说:整个长阳县数大堰乡缺水,大家都说,这里就像一个倒插的莲藕,水都漏光了。
实地转悠在这个疑似天坑边才发现,林木茂密,地形复杂,要想找到一个很好的角度,看清天坑全貌,实在不是一件简单的事情。转到坑旁边周信满的岳母许娣菊家,我们闲聊说,这里叫千丈坑,看起来并不很深嘛!老人说,别看现在不很深,以前谁知道呢?她说,她嫁到这里三十多年,眼看着天坑就淤积了起码半人高。
转来转去,汗流浃背,徐晓光说,干脆,航拍一下吧。一通电话,谈了一个最低的朋友价,下午五点多,当过特种兵的飞行高手李伟就带着单人动力伞从 200 公里外的宜昌市区赶到了现场。
航拍顺利完成,送走李伟,我们根据《长阳县志》的记载继续天坑之旅。这个千丈坑,本是计划外的旅程,县志并未记载这个地方。吸引我们的是县志的如下记载 :
龙坑。位于鸭子口区峰岩乡。因地陷形成两坑,坑陷数百米,两坑底部贯通,南汊溪伏流过此,名“三现水”。
大天坑。位于渔峡口镇北高丘,深百米,广6000 平方米,中积水,常有野鸬鹚栖息。北坡竹木茂盛,附近又有小天坑一口,深莫测。
天坑窝。位于鸭子口区峰岩乡大水田,深2000 米,中有农户居住。
我们首先就近寻找“天坑窝”。行政区划变动,峰岩乡已经成为大堰乡的一个村。走到蔡家坪村一组,车子停在一户农家门前问路,一听我们是找天坑,便带我们去看,此人名叫张先华。他说的天坑很近,其实就在他们家屋后,几分钟就到。他们家其实拥有半个天坑,天坑两边的山林,分属他和另一户村民所有。
天坑却是很难看清楚到底是什么样子,四周全被灌丛和树木笼罩,依稀能看清楚是个圆筒状。转了一圈,我也没找到一个能测量数据的地方,只能大致估算直径约三五十米的样子。深度更是问题,陡且林木笼罩,根本看不到底。只好扔石头,石头却很不好找,张先华说,这个天坑的名字就叫“响天坑”。闲着没事的时候,大家就往里面扔石头玩,这周围的石头都被扔光了。
有人扔过的石头,能响半支烟的工夫。我们试验的结果是,大大小小一段乱扔,有的能响十几秒,有的能响半分钟。
长阳民风纯朴,张先华不知道“天坑窝”,但他在峰岩村那边有朋友,当场电话联系,怕我们走岔路,干脆就当起了我们的向导。十多公里后,到了峰岩村一组,张先华的朋友覃鸿章,问了很多老人,没有打听到“天坑窝”在哪里,却问到了一个“万人坑”。
万人坑,在峰岩村二组,一条乡村公路能通到底部的村庄。仔细观察,四周全被或陡或缓山崖封闭。村庄有 9 户人家,最深处的人家房屋旁,有一个圆筒状的陷坑,同样是不知深浅。当地人称的“万人坑”,指的就是这里。
张先华和覃鸿章继续带我们去找龙坑,这个地方很好找,就在嵩水坪村的旁边,村村通的水泥路把旱坑和水坑分隔开来。旱坑较小较圆,里面全是林木,看不出究竟。水洞呈狭长型。公路沿水洞边而过,公路边有钢丝绳绑着的木头架,一问,竟然是修公路的时候,从坑里取沙的装置。
依稀有路可以下到坑底,先走之字形,接着是顺一条很陡的河床而下。林木茂密,视线一直很差,无法测量。走到河床拐弯的一个台地,看到原来他们采集的沙子,来自洞壁中部的一个巨洞。流沙量颇大,从洞口一直堆到坑底,有几十米高。
流沙的洞口,正在旱洞的方向,看来县志中两洞相通的说法,并非空穴来风。
走到这里就再也没有路了,坑里的温度也要比上面高很多,汗水淹没眼睛,我耐着性子用仪器测了一下海,286 米。我在上面公路测的数据是 365 米。这说明我们并未下到坑底,这样判断,这个龙坑水坑的高度,按公路这边的最低点算,也在百米以上。
往回爬的半路上,覃鸿章说 :你们要找的就是这样的东西啊,那我告诉你们,别的地方先不用找了,我见过的最大的一个在龙潭坪,叫“地狱坑”。宽、深都有几里地,里面还住过人家。
前几年,看到里面人家的屋墙还在的。你们现在去,没准还看得见。
“地狱坑”果然很大,从“地狱坑”一侧,走到对面的人家,我们用了大约半个小时。根据能够测到的数据和经验分析,巨坑的口径应该是超过一公里。环绕巨坑的山腰住着几十户人家,对面坑边是一块台地,走进去看了看,里面别有洞天,套着好几个小漏斗。石灰岩边有土的地方都种着庄稼,景色很美。
这个“巨坑”究竟叫什么名字,我们一直没有找到准确答案。当地有人很肯定地说叫“地狱坑”。而另一些人说叫“第一坑”,第一大坑嘛!在地图上,标注的名称是“低坑”。有人推荐我们去看张台村四组的“硝坑”,我们跑了二三十公里去看了,和“地狱坑”类似,周边的山更大,看起来也是四面封闭的一个空间,难以找到可以测量的位置。坑底照例有洞,叫迷水洞,70 岁的村民王叶泉说,曾经有人在里面走了三天三夜也没蹚出个究竟。
“硝坑”附近的公路边,也有几十米口径的圆筒状塌陷坑,同样南边深浅。
长阳的几个大坑看下来,总体感受是植被比贵州更加茂密,后期覆盖也要强烈很多。这大约与其所处的位置和气候有关。清江水系发育,支流流短坡陡,整个水系呈树枝状,属中亚热带季风气候,多年平均降水量约 1420 毫米,年水面蒸发量约 690 毫米。特别是清江中下游的五峰、长阳一带为长江流域主要暴雨区之一。
湖北长阳县千丈坑村一组村民周信满
航拍湖北长阳千丈井天坑
地质漏斗人家,湖北长阳县。
地狱坑附近的人家,湖北长阳县龙滩坪。
(天坑系列,未完待续)
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