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一、什么是天坑？ 天坑是碳酸盐岩地区形成的大型陷坑。一般指口径和深度都大于百米、容积上百万立方米、四周或大部分周壁陡崖环绕，如重庆奉节的小寨天坑、汉中镇巴的圈子崖天坑。所有的天坑形成都与地下暗河的溶蚀作用相关（图1）。 最早的天坑地貌是归入竖井一类型中。后来科考探险活动发现了很多天坑，又把它归为“大漏斗”类型。这些具有相似特征的地貌从已有的概念上讲，既叫“漏斗”，又称“竖井”，显然是不合适的；换言之，这种“竖井状的巨型漏斗，或者漏斗状的巨型竖井”的地貌该叫什么呢？“天坑”概念应运而生。天坑的深宽比可能是一个关键数据。因为，得到学术界承认的200多个天坑，其深宽比大约都在0.7~2之间。而那些名闻遐尔的著名天坑，其深宽比无一例外地接近“1”。 图1 地洞河天坑仰视 二、天坑的分类和成因 根据天坑形成的过程分为两类，塌陷型天坑和冲蚀型天坑。 塌陷型天坑是因为崩塌形成。地下河在可溶岩层中流淌，穿凿出洞穴通道、溶洞大厅，大厅不断塌陷，上层的岩层越来越薄，最终贯穿了地表裸露在阳光下（图2）。 图2 地洞河洞顶天窝 冲蚀型天坑。地表水在某处汇集，溶蚀碳酸盐岩地层，逐渐向下溶蚀、形成一个岩屋，由于溶蚀作用的不断加大，岩屋顶部承受不了屋顶的重力就坍塌下来形成一个陷坑。冲蚀型天坑的底部都与地下河有关，地表汇集的水从坑口泄下至坑底，再通过底下暗河流走了，从坑底下向上仰望，见到瀑布的时候，就像珍珠散落。如陕西汉中的剥牛坑（图3）、天旋天坑。 图3 剥牛坑仰视（董颖摄影） 三、天坑的地质作用有哪些？ （1）地下水的化学溶蚀作用和物理侵蚀作用（图4）。碳酸盐岩地层中的可溶岩遇水会发生化学反应，从碳酸氢钙分解为碳酸钙和水。由于水中成分的改变，也许会再结晶形成钟乳石。水的巨大的冲击力对岩石形成了强烈的淘蚀作用，所以才会在洞穴的岩壁中看到很多小洞-穴或者龛。 图4 大佛洞内崖壁地层和地下河系统（ 董颖摄影） （2）构造作用。 地下水总是沿着岩石的构造面或者节理或者裂隙或者软弱面先开始溶蚀（图5）。 （3）不同岩性对水的作用反应不同。 软的岩石首先被溶蚀成洞。 这样的洞一般呈串珠状，可以是水平分布的，也可以是垂直分布的（图6）。 （4）崩塌作用。 当被溶蚀的部分不能承受重力的作用，就垮塌下来，也许是从顶部塌落，也许是从侧向崩落。所以我们在溶洞里看到的岩壁大部分是陡壁。 图5 剥牛坑第二层的溶蚀台面（董颖摄影） 图6 串珠状的裂隙正在发育中（董颖摄影） 四、天坑的科学价值和意义 （1）天坑是研究地球演化的重要证据 小寨天坑是构成地球第四纪演化史的重要例证，更是长江三峡成因的“活化石”，被誉为“天下第一坑”。属当今世界洞穴奇观之一。小寨天坑的底部有一条巨大的暗河，暗河的水来自一条被当地人称为“地缝”的神秘峡谷。地下暗河长8.5km，水位落差364m，多年平均流量近10 m3/s，具有强劲的水动力条件，为小寨天坑崩塌物质的搬运并向纵深发展提供了强劲的动力条件。而与暗河相连的地表河流全长达37km，流畅于地缝之中，地缝最窄的地方不足1m，而峡谷的深度达300m，形成气势恢弘的“一线天”。因此，地缝和天坑是记录长江三峡演化的直接证据。 （2）天坑是研究岩溶动力系统演化的重要载体 天坑与地下河密不可分，因为天坑是地下河发育洞穴，到非常成熟的地下形态，溶洞大厅，然后在地表的体现。这才是天坑的生产意义和活力。另外，天坑也是我们认识地下岩溶世界的一个窗口。通过天坑，我们可以了解控制地下洞穴的地质构造因素，古地下河和现代地下河走向等水文特征等。 （3）天坑是一种极具科研价值的旅游资源 天坑景观是游览价值极高的旅游资源，是开展自然观光、生态旅游、科学研究、启智科普、康体健身、攀岩探险等多种精神文化活动的绝佳场所。 对于户外爱好者来说，天坑能给他们带来的是不可言喻的探险乐趣！ 天坑的深入研究使其美学价值更具魅力进而天坑成为重要的旅游资源。 比如汉中天坑群大部分发育于岩溶台原面上，岩溶台原与四周陡崖构成独特的险峻美，其次以台原为中心发育众多深谷，甚至地缝，即使在卫星影像也是一目了然；第三，由于汉中天坑群所在的地层有泥质夹层，构成相对不完全隔水层，因此在天坑周壁或底部，或发育跌水、瀑布，或发育坑中阶梯状平台，或发育成层洞穴，增添了天坑群的无穷魅力。 1.圈子崖天坑 位于陕西省汉中市镇巴县三元镇双河村，沿三黎公路行至双河村，顺林场道路可至坑口垭口处。属双河村地下河系统。坐标：E107°40′53″、N32°38′17″。为汉中天坑群规模最大天坑。 天坑切割地貌为山顶峰坡。坑口形态犹如脚掌状，开口面积96080m2，东西向长轴520m，南北向短轴310m、最大坑深380m（图7、图8）。天坑由于发育在山顶峰坡之上，天坑与峰坡倾向一致呈东高西低趋势。坑口最高点在北东向2006m，最低点在南西处1750m，最大高差256m。天坑出露地层为吴家坪组，岩性为灰-灰黑色薄层状灰岩。局部夹有肉红色薄层砂岩，岩石产状70°∠ 52~65°。坑壁见有一条断层发育，断层产状100°∠50°。坑壁节理发育，2~3条/米，节理产状285°∠ 82°。 图7 圈子崖天坑平面示意图 图8 圈子崖天坑剖面示意图 圈子崖超级天坑宛如仙人行走于山间所踏下的巨大足印（图9、图10）。天坑形态保存完好，四周悬崖万丈、绝壁千仞，仅有西侧小段坑壁由崩塌碎石及第四系堆积形成小缓坡，此处也是天坑唯一一处不用借助SRT单绳技术就可步行下入坑底的地段。坑底泥土覆盖较厚，见有崩塌巨石散落其间，乔木、藤木、灌木以及草本植物间互生长，遮天蔽日郁郁葱葱。天坑西侧坑底见有一洞穴。洞口朝向270°，洞口被落石、杂草所覆盖，原有规模不详，现今所见规模40×20cm。洞内情况未知，常年有寒气从洞内冒出，说明洞穴延伸较远、连通性较好。坑口气温比附近低出3~4℃。洞穴为一消水洞，雨季天坑所汇聚的大气降水由此洞汇入潜入地下。 图9 圈子崖天坑俯瞰（ 董颖摄影） 图10 圈子崖天坑崖壁（ 董颖摄影） 2.天悬天坑 位于汉中市镇巴县三元镇双河村。经过三黎公路行进至双河村村委会，向南西行走约一公里即可到达。属双河村地下河系统。坐标：E107°38′56″、N32°37′24″。为汉中群天坑中形态最为标准的一个天坑（图11）。
图11 天旋天坑仰视图和不同季节的天悬天坑航拍图 天坑切割地貌为山脚宽谷。坑口形态呈“心”形（图12），开口面积6983m2，北东南西向长轴110m，北西南东向短轴长100m，最大坑深150m（图13）。观察点标高1595m，天坑坑口整体成北高南低趋势，最高处1686m最低处1661m，最大高差25m。天坑出露地层为吴家坪组，出露岩性为灰-灰黑色中层状灰岩，单层厚度15~43cm，产状平缓近水平，255°∠5°。
图12 天悬天坑俯瞰图（ 董颖摄影）
图13 天悬天坑平面剖面图 天坑岩壁陡峭呈绝壁状，向下陡然增大，坑底面积远大于开口面积，坑底规模220×170m。东壁有部分缓坡，第四系覆盖。沿坑壁有数道水帘飞瀑直下，如天女散花。坑底常年有积水，可见季节性地表水从天坑南西方冲沟流入坑底，又从坑底北侧的洞口潜入形成地下暗河。天坑底部洞穴规模较大，洞口宽度达30m，洞道呈斜向下趋势，洞口到洞内120m处整体落差达30余米，走向为北东向。已探测深度约120m，在100m处洞道向左侧延伸，未在进行探测。坑底见有大量崩塌砾石，砾石大小不一堆积如山，堆积物可达40m高。坑底发现有稀有动物飞猫，未见大型树木，仅有少量草本植物生长。从双河村村委会到天坑的700余米路程中，发育有较多石芽，两侧基岩溶坑、溶痕发育。 汉中天坑群的广泛发育，为某些动植物的避难所。为植物的生长、发育提供了特殊的生境条件，增加了秦岭与大巴山之间植物区系的丰富性、复杂性和独特性。另外，天坑群也为洞穴动物提供了最重要、最显著、最适合的自然栖息地。为研究秦岭南部生物多样性，或新物种发现提供了样地。 如广西乐业大石围天坑成为重要的旅游目的地（图14），更是世界地质公园的重要组成部分。
图14 大石围天坑俯瞰 （4）天坑是科普的基地，也是教学基地，更是探险者的乐园，勇敢者的天堂。 从科学研究到科学普及，如武隆天坑既是岩溶所的科研基地，也是教学基地，还是大家的旅游目的地，更多的岩溶地质学的知识得到广泛传播。 天坑有着无限的魅力，值得人们不断去探索和研究，继而成为探险者的乐园，国土资源部的国际岩溶大科学计划吸引了众多的国内外洞穴探险者前往。很多外国探险者甚至把家都搬到中国，不断探测中国新发现的天坑和溶洞。陕西汉中天坑群自2016年5月发现以来，两年多的时间里共有上百位国内外的洞穴探险家开展探测和科考（图15），使得天坑的分布、规模、深度、与地洞河的连通性及洞穴形成的年龄研究都得到准确的数据。
图15 第四次中捷汉中天坑科考留念 五、国内外哪些知名的天坑？ （1）重庆市奉节县小寨天坑
小寨天坑，世界最大天坑，坑口直径537m，最大深度662m。天坑容积1.2亿立方米。坑壁四周陡峭，在东北方向峭壁上有小道通到坑底。下到坑底往上看，真的感觉到“坐井观天”。小寨天坑与天井峡地缝属同一岩溶系统，从天坑至迷宫峡出口地下河道长约4km。 （2）广西乐业县大石围天坑
大石围天坑，形态最优美、保护最好的天坑，天坑底部的原始森林也是世界最大。 （3）四川省兴文县小岩湾
四川省兴文县小岩湾天坑，是我国最早发现的天坑，东西长625m，南北宽475m，绝壁高60~130m。小岩湾天坑的意义是天坑底的地下又重新发育了新的地下河。 （4）国外知名天坑 国外的知名天坑主要分布于巴布亚新几内亚的新不列颠岛纳卡奈和穆勒岩溶高原、马达加斯加，马拉西亚，欧洲第纳尔岩溶区的斯洛文尼亚、克罗地亚和意大利，以及中美洲和南美洲的墨西哥、波多黎各等地。 国外著名的天坑有马来西亚的伊甸园天坑，天坑容积1.5亿m3，不过是个退化天坑。 墨西哥的艾尔索塔诺天坑，就是BBC 拍摄的那个洞穴电影，探险家从那个洞口往下飞伞的那个天坑，直径是440×210m，深度有455m。
此外，还有克罗地亚的伊莫兹科天坑群，红湖和蓝湖天坑。尤其是红湖天坑，天坑四周是红色灰岩崖壁，天坑坑口直径达400m，天坑最大深度528m，它的底部是湖水，平常湖面以上高度达247m，而湖水深度超过281m。
（5）中国天坑之最 容积最大的天坑（1.2亿m3）、深度最大的天坑（深度662m）--重庆奉节小寨天坑，
面积最大的天坑--重庆武隆的下石院天坑，50万m2。
海拔最高的天坑--云南沾益县的神仙塘天坑，坑口海拔2178~2181m。
开发最早的天坑--四川兴文小岩湾天坑。
生态最美的天坑--广西乐业大石围天坑。
形态最标准的天坑--广西乐业黄猄天坑。
最容易到达的天坑--广西乐业穿洞天坑，有穿洞直接到坑底。
数量最多的天坑群--广西乐业大石围天坑群，有39个。
六、天坑时间轴（张远海） 1983年，海南师范学院杨世燊老师，出版了关于四川兴义的《石海洞乡》，将兴文小岩湾作为喀斯特漏斗的特例进行了论述。这是首次发现天坑这一类地貌。 1988年，袁道先主编的《岩溶学词典》，将天坑归为竖井一类。这是第一次将天坑分类。 1992 年，朱学稳与英国学者托尼奥尔什母合作，对四川省兴文县的“小岩湾”、“ 大岩湾”进行了研究，将这一形态称作“塌陷漏斗”等。 1994 年，朱学稳发现重庆奉节县的小寨天坑和云阳县的龙缸天坑。 2000年，朱学稳在广西乐业县发现了大石围天坑群。同年发现重庆市武隆“箐口漩坑” 。 2001年，朱学稳发表了“中国的喀斯特天坑及其科学与旅游价值”一文 ,首次提出将“天坑”从“大型漏斗”中分离出来 ,并成为喀斯特形态学中的一个新成员——“喀斯特天坑”。 2004年4月，朱学稳和同事出版了《广西乐业大石围天坑群--发现 探测 定义与研究》一书，首次建立天坑理论体系。 2005年，中外科学家在桂林举办国际天坑研讨会，天坑理论正式被国内外学者接受并传播。 2006年，中国、英国和美国同时出版了天坑专刊。 2007年至2015年，随州全国重要地质遗迹相貌的展开，中国南方喀斯特区域，包括云南、贵州、广西、湖南和湖北发现了更多天坑群。 2012年，天坑被收录在艾斯维尔出版集团编撰的洞穴百科全书中。 2016年，汉中天坑群被发现。 2018年，中外科学家在汉中举办国际天坑研讨会，天坑定义被修订。 七、国内主要天坑群 截至2017年底我国天坑统计（张远海）
八、国内外典型特大型天坑 截至2017年底国内外天坑数据统计（张远海）
来源：中国地质调查成果快讯 作者：中国地质环境监测院董颖，中国地质科学院岩溶地质研究所张远海，陕西省地调中心张俊 配图略有编辑，致谢以上！ 编辑：矿语君，责编：谢涛。 |
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