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天坑与漏斗之差异
科学家将天坑定义为：具有巨大的空间、陡峭的岩壁、竖井状态等醒目的外形特征，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)的可溶性岩层中，从地下通向地面，四周岩壁封闭而峭立，平面宽度与深度从大于百米至数百米以上，底部与地下河相连接的一种大型喀斯特负地形。 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。其形成条件具特定性和特殊性，故其分布甚是稀少。 初看，天坑似乎像另一种喀斯特景观——漏斗,人们有时也将其称为大型漏斗或大型塌陷漏斗，然而，天坑与一般漏斗却存在本质上的区别。 在喀斯特景观中，漏斗是一种十分普遍的地表喀斯特形态。其主要特征，是呈从上部向底部逐渐收缩的漏斗状或碟状。喀斯特漏斗主要发育于可溶性的碳酸盐岩和蒸发岩中。根据漏斗形成条件和形成过程的差异，漏斗被分为溶蚀漏斗，塌陷漏斗，埋藏漏斗等6种类型。 天坑与漏斗在形态上的最主要差别，是天坑具有很大的尺寸(宽度与深度均大于l00米)，同时具有周边封闭且峭立的陡壁，而大多数的基岩漏斗多为碟状、浅盆状。宽度通常大于其深度，规模也较天坑为小。 天坑陡立的周壁与坑底间的地形分界为突变关系，而漏斗则是渐变的。塌陷天坑内有大量碎屑堆积，并有裸露或覆盖的(或已迁移)的地下水道存在，而一般的基岩漏斗只有薄的土层堆积，与作用能量有限的渗水裂隙或落水洞存在。 喀斯特漏斗与地表喀斯特地形的关系不可分割，两者的发育是相辅相成而且是“同时态”的。塌陷天坑的形成、出现，与地表喀斯特形态几乎无任何相关联系。塌陷天坑可出露于地表的任何地形部位，并直接破坏地表的及其上层空间的任何喀斯特形态。 绝大多数的基岩漏斗，均是由地表降水的淋滤，形成于喀斯特含水层的表层带或包气带的最上部，与含水层的基本性质及地下河的发育无关，而天坑的发育与形成，则是含水层中的管道水流(地下河)或地表集中的注入式水流直接活动的结果。天坑通常贯通含水层包气带的全部厚度。 还有一点是十分重要的，即漏斗的形态规模与天坑难以比较，但其形成的时间与过程却是漫长并为渐进式的，而天坑的形成多具突发性和远为快速(与漏斗比较)的进程。这是由两类喀斯特形成作用中水动力性质及活动能量的巨大差异决定的。在中国南方喀斯特的具体条件下，天坑一般都是当地喀斯特地貌中最年轻的成员。 此外，在旅游观赏方面，是否具备稀有、险峻、雄奇、壮观、生态环境独特和生物多样性等综合属性，也应被认为是鉴别天坑与一般漏斗或竖井的重要指标之一。
两类天坑共有发育环境 塌陷、侵蚀两类天坑，虽在成因方面有重大差异，但在发育环境或形成条件方面，却有许多基本的共同点。主要是：具备连续沉积厚度很大的(等于或超过天坑的深度)可溶性岩层，可溶性岩层(在中国主要是碳酸盐岩)是天坑发育的物质基础；喀斯特中存在厚度巨大的包气带，天坑只发育在含水层的包气带中；有利的地质构造条件；高强度的水动力系统和地下河的存在；有利的气候与水文条件。
天坑在我国的分布 我国的天坑有较广泛的分布区域，主要分布在我国南方，特别是峰丛洼地喀斯特地貌区。中国的峰丛洼地喀斯特大约有14~16万平方公里的分布面积，主要分布在广西的北部和西部、贵州的南部、长江三峡两岸和重庆的东南部、贵州的北部和四川的东南部、湖北与湖南的西部以及云南的东南部等地区。 研究成果表明，天坑的发育、形成，与强烈的地下水动力活动是分不开的。也就是说：天坑与强大的地下河系统有着密切的依存关系，而峰丛喀斯特正是地下河系统最为发育的地区。据20世纪70~80年代全国区域水文地质普查资料统计，仅广西、贵州、四川和重庆、湖南、云南诸省(市、区)，就有2836条地下河系统，水系总长度为13919公里。这表明峰丛喀斯特地貌及其地下河的发育，是天坑形成的十分重要的条件。 典型的峰丛洼地喀斯特，是在碳酸盐岩连续沉积厚度大(200~300米以下)，质地较纯、附近的地表河 (排水基面)深切、含水层包气带厚度大(100~300米以上)和潮湿多雨的气候等条件下发育的。其最显著的水文特性是，缺乏地面水系而地下水系却十分发达。这也是塌陷型天坑形成的重要条件。当然，天坑的形成还需要特定的水动力条件和岩层的结构稳定条件。对于冲蚀型天坑来说，地面外源水的集中流入和具备包气带厚度足够大的碳酸盐岩含水层以及良好的排泄条件，则是极端重要的。 在中国峰丛喀斯特区，地下河系统是常见的，而天坑却是稀有的。就全球而言，天坑之所以更为稀有，是因为峰丛喀斯特区及其大型地下河系统，较中国喀斯特区要少。
我国已发现的天坑 我国南方大型喀斯特漏斗，不断发现并得到较深入的研究，主要受两方面要素的推动：一是中国旅游业的蓬勃发展，使人们有机会获得来自偏远山区很多有关“喀斯特奇观”的信息和去实地调查更广泛的喀斯特区域；二是中英两国长期执行的“China Caves project”联合洞穴探险计划，对已发现的大漏斗区进行较深入的探测研究，并使人们有可能认识到这类大漏斗的许多重要的特性。
四川兴文天坑 小岩湾和大岩湾天坑，位于四川省兴文县的石林风景区内。该风景区及其邻近的外围，是一个完整的顺河——洞河流域，流域面积40平方公里。流域内由北部的二叠系下统乐平组和志留系，南部的三叠系下统飞仙关组等砂页岩非喀斯特区和分布其间的二叠系下统栖霞组与茅口组灰岩与白云质灰岩喀斯特区组成。在喀斯特分布区内，共有大小洞穴89个，总长度超过30公里。其中以天泉洞和猪槽井这两个洞穴系统规模最大，长度分别是 8100米和8800米。两者均与小岩湾天坑直接贯穿在一起。 顺河——洞河流域喀斯特区，为浅峰丛地貌，其含水层包气带厚度多在150~300米以上。现阶段的地下水力坡度为30‰~53‰。因流域内灰岩与砂页岩分布面积的比例为l∶1．08，故有大量的外源水输入。这些条件均十分有利于喀斯特流域内天坑的发育。 小岩湾天坑在平面上为类圆形，东西长625米，南北宽475米，周壁为陡崖所封闭，高60~130米，周边最高点标高870米，坑底标高为621．7米，故其最大深度为248．3米，总容积3600万立方米。 大岩湾天坑位于小岩湾以西仅约400米，东西长 680米，南北宽280米，深110米，容积1500万立方米。该天坑因后期的侵蚀破坏作用已不够完整。估计其形成，较小岩湾天坑稍早。
重庆奉节小寨天坑群和云阳龙缸天坑 小寨天坑群，位于重庆奉节县的兴隆镇，为长江三峡南岸支流九盘河右岸喀斯特区。出露的地层为三叠系下统的嘉陵江组灰岩，地层产状平缓，为典型喀斯特峰丛地貌。海拔高度1300~2000米。小寨天坑群在茅草坝——迷宫河喀斯特流域内，流域面积280平方公里，水系由上游宽谷，中游箱状谷与地缝(嶂谷)及下游伏流与峡谷构成，地形落差达1600米。国内外规模最大的小寨天坑，即形成于下游伏流式地下河上。 小寨天坑口部直径为626~537米，最大深度 662米，总容积11935万立方米，其规模目前在国内外居于首位。该天坑为双层结构，上部椭圆形，深 320米；下部略呈矩形，深342米，直径357~268米，层间有一环形平台，为一泥质灰岩夹层所在。坑底有一条洞高在100~150米的地下峡谷(地下河)通过，最大流量174立方米／秒。该段伏流式地下河，从天井峡地缝流入，经小寨天坑从迷宫河峡谷的绝壁上流出，全长8500米，水位落差364米，即平均水力坡度为42．8‰，强劲的水动力成为小寨天坑物质输出的“高速公路式”通道。 在小寨天坑的水文地质流域内，天井峡左岸与九盘河峡谷之间的峰丛喀斯特地貌区，还发现有冲天岩等天坑，深度多在 101~170米之间，为中小型天坑。 龙缸天坑位于云阳县清水乡石笋河的左岸边。发育于三叠系嘉陵江中厚层灰岩之中，岩层近于水平，天坑居背斜轴部，与其东面的小寨天坑形成的地质、地貌条件基本相若。天坑上部为漏斗形，下部为竖井状，深250~350米，宽170~350米。坑底乔木成林。
后坪乡天坑 在重庆市武隆县境内乌江与长江分水岭上的后坪乡有大片的志留系和上奥陶系砂页岩分布区，因岩层产状极其平缓，地面侵蚀作用强烈，沟谷发育呈树枝状；但几乎所有的地表水流，均消失于其下伏下奥陶统厚层灰岩的一个南北向露头槽谷地形之中，而巨厚的灰岩含水层又为其南面的木宗河所深切，包气带厚度不断增大，这就为与塌陷天坑性质完全不同的另一类天坑——冲蚀天坑的发育，创造了最为有利的地质水文地质综合条件。 在上述槽状地形的砂页岩与灰岩露头接触带上发育有箐口、牛鼻子、打锣凼和太平庙等天坑。这是一个在同一条件下形成的侵蚀性(冲蚀)天坑群，并由其间在地下形成的洞穴通道网络(已测长度达 40公里)构成了一个完整的后坪侵蚀性天坑与洞穴系统和水文地质系统，其总排泄点是其南面深切木宗河源头的麻湾洞泉。 在后坪侵蚀性天坑群中，以箐口天坑的规模为最大，宽250米，深295米，为近圆锥状或筒状的竖井。口部地面地形较低，是周边地表水汇流的地方，故有数条小溪流。 |
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