天啊!坑!湘西北发现天坑群

2019-07-21  文山书院
2019年7月21日


▲慈利县高峰乡大象坑,天坑的最大直径达到168米,平均深度超过150米,坑底原来有洞穴相连,如今已被堵塞。 图/卢七星


塌陷型天坑形成的三个阶段 地下河阶段,河水侵蚀岩层。


地下大厅阶段,岩层中出现巨大空洞。


天坑阶段,岩层剥落,地表塌陷。底图来自于《乐业天坑》,朱学稳、张远海、陈伟海等著

    撰文/本报记者唐兵兵 通讯员万年钺

    2016年,探险者武红鹰在陕西汉中发现天坑群,这被称作“21世纪的地理大发现”。在理论上北纬32度的汉中,并不十分适于天坑发育。汉中天坑群的发现,拓展了天坑发育的北界。

    汉中天坑群的发现,将全球天坑数量由117个增加至171个,其中150个天坑在中国,集中在广西、贵州、四川、重庆、陕西汉中。在喀斯特地貌广布的湖南,被认定的天坑,却是一片空白。其实,在湘西北,存在着不少天坑甚至天坑群,与其说未被发现,不如说是被选择性忽略。在张家界峰林、大峡谷的光芒之下,不起眼的天坑,实在太容易被遗忘了。

    也是在2016年,慈利县地龙探险队的队员们开始了对湘西北地区天坑的调查,经过三年的调查,初步判断湘西北慈利县存在规模不小的天坑群,包括大型天坑2个,一般天坑26个。这一发现或许难以引起像发现汉中天坑群一般的轰动,却无疑是对湘西北的一次深读。

    天坑是第四个由中国人定义的岩溶科学术语

    听起来有几分诗意的“天坑”,其实是个很新的概念。在更长的时间里,在地貌学上这种地貌被称作“喀斯特漏斗”,而且与竖井概念难以分离,只有“大漏斗”、“小漏斗”之分,土气十足。

    上个世纪九十年代,中国地质科学院岩溶研究所朱学稳团队在对重庆小寨天坑和广西大石围天坑研究时,发现概念上的混乱,于是给“竖井状的巨型漏斗”和“漏斗状的巨型竖井”取了一个新的名字“天坑”,将天坑从大型漏斗的概念中剥离出来。

    2003年,朱学稳团队在《广西乐业大石围天坑群发现、探测、定义与研究》中,正式将天坑理论建立起来,并于2005年,组织桂林国际天坑研讨会,“天坑(tiankeng)”成为继“石林(shilin)”、“峰林(fenglin)”、“峰丛(fengcong)”之后第四个由中国人定义并用汉语和拼音命名的岩溶科学术语。

    “天坑”的术语来自于民间。朱学稳在重庆小寨调查时,发现当地人,没把喀斯特漏斗这种地貌简单地叫作“××坑”,而是诗意地称作“天坑”,这个名词生动准确:天然形成,也能在坑底仰望不一样的天空。所以,朱学稳在为巨型漏斗命名时,就用了“天坑”的术语。

    “天坑”被正式纳入到一个新的地貌学术语中,自然就有了更为严谨的标准。什么是天坑呢?这是一个至今都没有完全定论的一个地貌形态。

    2018年的《洞穴百科全书》中,天坑定义是:“碳酸盐岩地区由溶洞大厅形成的,深度和口径不小于100米,和(或)容积大于100万立方米,四周大部分周壁陡崖环绕,且或曾与地下溶洞相通的特大型漏斗。”虽然定义上明确规定了天坑的深度和口径不小于100米,但是在实际的鉴别中,明显由洞厅塌陷形成、四周或大部分周壁陡崖环绕的特大型漏斗,即使不满足深度和口径的要求,也会被纳入到天坑的范畴。

    湘西北的天坑,多是塌陷型天坑,是一场亿万年的滴水穿石。地表水顺着石灰岩出露部分缝隙进入岩层,逐渐形成地下河。在地下河道水流强烈的溶蚀、侵蚀作用下,在岩层产状平缓、构造裂隙、岩石破碎,或者多条地下河支流的节理交汇处,地下河道顶板发生崩塌,崩塌产生的碎屑物质由地下河水流输出,崩塌空间不断扩大,成了地下大厅。地表同样不断受到剥蚀,洞顶不断变薄,终于坍塌。亿万年的地下溶洞,也得以重建天日,而当崩塌石块的堆积速度超过地下河搬运速度时,天坑开始退化,陡峭的崖壁被坑崖不断剥蚀、崩塌堆积的碎石渐渐掩埋,成为一个四周缓坡的漏斗。

    除了塌陷型天坑,还有一种冲蚀型天坑,是地表水对碳酸盐岩的集中侵袭,形成的落水洞和竖井不断坍塌形成。冲蚀型天坑很少见,在地龙探险队对湘西北天坑的考察中,没有发现。

    天坑形成在继续,水与石亿万年的缠绵

    7月7日,我们经过一段艰难的跋涉到达张家界慈利县江垭镇广济天坑底部,抬头仰望被坑口裁剪成圆形的天空,很容易就生出对于宇宙和时间的感慨来,在亿万年光影雕琢的天坑之中,人类变得如此渺小,它的沧海桑田,让我们觉得时光仿佛停滞,一生不过是一瞬。

    你很难想象,在亿万年前这里曾是一片汪洋。约3.5亿~2.9亿年泥盆纪晚期的海西造山运动,湘西北变海为陆,却又在约2.9亿~2亿年二叠纪、三叠纪时期的地壳下降成为海洋,这个时期沉积的石灰岩,在约2亿年前的三叠纪晚期的印支运动中上升为陆地。约1.8亿~0.8亿年三叠纪晚期的燕山运动使岩石发生断裂、变形,内部形成了许多节理和缝隙,利于水的溶蚀。地表水溶蚀、侵袭,很快在这块岩溶地貌形成了纵横交错的地下河系统,即使在如今,这块区域也在平稳上升。湖湘地理地质顾问、地质学家童潜明认为,此处的岩层属于三叠纪石灰岩,岩层深厚且水平分布,这是形成天坑的重要条件。

    从地质方面来看,这里已经具备了天坑发育的全部条件。但是,有了地质条件,也并不一定能够发育成天坑,还需要水的助力。充足的降水才能造就强力的地下河,才能完成碳酸盐岩的溶蚀和搬运。而属中亚热带山原型季风性湿润气候的湘西北,年平均降水量达到1400mm左右,所以,在地质学者们看来,在湘西北出现天坑,并不是一件让人吃惊的事情,反倒是一件水到渠成的事情。

    “这里的农家可能就住在一个洞厅上,以后这里也可能变成一个天坑。”地龙探险队的队员阿布似乎习惯把这块岩溶区都理解成一个还处于地下河阶段的天坑。他曾经在江垭探寻过一个风洞,那是个拥有巨大洞厅的岩洞,高达近百米,洞顶的坍塌仍在继续,据他的估计,洞顶离地表不过20米的厚度,“继续坍塌,就有可能形成一个巨大的天坑”,而洞厅之上住着好几户农家。

    新构造运动中,湘西北依旧处于平稳上升阶段,这种抬升使地下河水沿着下切的裂隙、节理构造下潜,还处于地下的溶洞洞厅进一步扩大,有可能造成新的天坑。当然,新的天坑出现需要久远的时间,这是一场水与石亿万年的缠绵。

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