天坑探奇19-5：天坑、漏斗與豎井
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1：引言，能親眼目睹如此壯麗的奇觀，可謂時(shí)間的寵兒
2：貴州打岱河，目前地球上已知最大喀斯特負(fù)地形？
3：天坑是世界上最壯觀的喀斯特地貌
4：什么是“天坑”？
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湖北大甕天坑里的植物@真實(shí)探索稅曉潔 攝影
湖北大甕天坑里的植物@真實(shí)探索稅曉潔 攝影
湖北一處疑似天坑底部@真實(shí)探索稅曉潔 攝影
湖北神農(nóng)架的巖溶漏斗湖北大甕天坑里的植物@真實(shí)探索稅曉潔 攝影
廣西鳳山縣的一處天坑@真實(shí)探索稅曉潔 攝影
（全文約9萬字，前文鏈接）：
1：引言，能親眼目睹如此壯麗的奇觀，可謂時(shí)間的寵兒
2：貴州打岱河，目前地球上已知最大喀斯特負(fù)地形？
3：天坑是世界上最壯觀的喀斯特地貌
4：什么是“天坑”？
四川蘆山縣的一處大漏斗底部的文物@真實(shí)探索稅曉潔 攝影
湖北大甕天坑里的植物@真實(shí)探索稅曉潔 攝影
來貴州前，我剛剛在四川雅安蘆山縣采訪了一個山峰環(huán)抱的圍塔村，那里號稱世界第一地質(zhì)大漏斗。再之前，我在湖北神農(nóng)架找老虎，也看到了很多落水洞和草地上的小漏斗，我問朱學(xué)穩(wěn)先生，怎么識別這些？怎么區(qū)分天坑、漏斗與豎井？
朱先生學(xué)穩(wěn)說：“天坑，是可充分顯示其名稱特色的一種喀斯特景觀。其含義是寬度和深度不小于100米的塌陷漏斗，并由大型洞穴崩塌而成?！?/p>
“天坑需要適當(dāng)?shù)慕忉尯统浞值拿枋觯涠x又必須是地貌學(xué)的。所以應(yīng)該在景觀地貌學(xué)和形態(tài)測量以及其成因與發(fā)育，也就是在地貌學(xué)和水文地質(zhì)學(xué)背景中，從這兩方面加以考慮。”
要朱先生在短時(shí)間內(nèi)很通俗地說清楚這些問題，實(shí)在不是一件容易的事情。朱先生問我，你知不知道包氣帶？明不明白外源水？
我還尚未從神農(nóng)架的密林中回過神來，采訪功課做得實(shí)在不足，只好報(bào)了一摞書先去惡補(bǔ)。
斯洛文尼亞學(xué)者KRANJC?Andrej在其論文《從“漏斗”到“天坑”看巖溶學(xué)術(shù)語的演變》中說：巖溶學(xué)是一門發(fā)展變化的科學(xué)，巖溶學(xué)術(shù)語也與時(shí)俱進(jìn)。
以術(shù)語“漏斗（doline）”為例，它來源于斯洛文尼亞喀斯特地區(qū)的方言，意思是谷地。19世紀(jì)上半葉隨著巖溶學(xué)的發(fā)展，喀斯特高原的漏斗狀地形逐漸引起研究者們的注意，德語系的奧地利地質(zhì)學(xué)家們將這種地形定義為“漏斗（dolines，復(fù)數(shù)）”，相當(dāng)于德語的Trichter（漏斗）。因此，在19世紀(jì)下半葉奧地利地質(zhì)學(xué)家的出版物中，普遍使用這一概念。在塞爾維亞語中，doline一般也是指谷地。因此，Cviji?在塞爾維亞語文獻(xiàn)中不再使用dolina表示漏斗狀地形，而是用vrta?a。vrta?a和我們今天使用的doline的內(nèi)涵非常相近，而且在法語、德語、意大利語、英語、克羅地亞語均有相似的詞匯。在20世紀(jì)中期以前，斯洛文尼亞的地理學(xué)家們?yōu)榱吮苊馐褂胐olina引起歧義，對于漏斗狀的地形也均用vrta?a表達(dá)。根據(jù)漏斗的形態(tài)，Cviji?將其分為三種，即碗狀漏斗、漏斗狀漏斗和井狀漏斗。隨著對漏斗狀地形的深入研究，V. Pano?’s根據(jù)漏斗的不同發(fā)育階段、漏斗的成因、漏斗的形態(tài)及覆蓋類型等，又將漏斗分為30種。
根據(jù)最新的巖溶百科全書，按照英語的命名原則，漏斗（dolines/sinkholes）共有沖積漏斗、埋藏漏斗、塌陷漏斗、溶蝕漏斗、潛蝕漏斗等15種。值得一提的是，隨著中國巖溶研究的深入及中西方巖溶交流的加強(qiáng)，在表述中國巖溶地貌以及更大范圍熱帶和亞熱帶巖溶地貌時(shí)，漢語詞匯如石林、峰叢和峰林也被引入到巖溶學(xué)術(shù)語中；而且隨著中國巖溶地區(qū)可進(jìn)入性的增強(qiáng)，新的巖溶地貌也隨之被發(fā)現(xiàn)，如上個世紀(jì)末，在中國南方發(fā)現(xiàn)了許多大型的塌陷漏斗，有的直徑和深度均超過500m，朱學(xué)穩(wěn)依據(jù)這些漏斗的形態(tài)、成因和演化過程，將它們命名為天坑。未來，我們也許還會找出其它詞匯用來形容塌陷漏斗或者用某個新詞來形容極其特殊的塌陷漏斗。
天坑就像一個初生的嬰兒，其概念、定義、分類、成因等等，尚在不斷研究、探討、完善中。
陜西漢中寧強(qiáng)縣地洞河天坑@真實(shí)探索稅曉潔 攝影
湖北神農(nóng)架大九湖的落水孔，為漢江支流堵河源頭之一@真實(shí)探索稅曉潔 攝影
廣西鳳山的一處天坑@真實(shí)探索稅曉潔 攝影
朱學(xué)穩(wěn)先生認(rèn)為：形成于碳酸鹽巖中的喀斯特天坑，可分兩種基本類型，即塌陷天坑和侵蝕天坑。塌陷型天坑，系指可溶性巖層中被溶蝕、侵蝕集中發(fā)生在某一地下深處，大量物質(zhì)為強(qiáng)大的地下水動力系統(tǒng)(主要是地下河)所輸出。在特定的地質(zhì)與水文地質(zhì)條件下，地下突發(fā)式或漸進(jìn)式的崩塌及崩塌物被溶蝕、輸出，作用持續(xù)不止，直至整個地下崩塌空間露出地表而形成；侵蝕性或沖蝕天坑，是地面的外源水在可溶性巖層的包氣帶中，從地表集中垂向沖蝕(侵蝕)與溶蝕形成的。其形成條件具特定性和特殊性，故其分布甚是稀少。
英國赫德菲爾德大學(xué)石灰?guī)r研究組首席科學(xué)家John GUNN教授認(rèn)為：天坑是塌陷漏斗類型中非常極端的一員，并且其關(guān)鍵問題在于是否存在與眾不同的“天坑作用”，即是否存在純粹的形態(tài)上的差別。在漏斗類型對應(yīng)的另一端，愛爾蘭的特澇群是指那些寬闊的封閉洼地，這些洼地為季節(jié)性湖泊。天坑和特澇與波立谷的區(qū)別在于天坑和特澇具有較小的體量，而波立谷具有更為平緩的周壁邊坡，再者它們的形成過程也有差異。特別是，特澇僅發(fā)現(xiàn)于冰川沉積的區(qū)域且至少部分是冰川喀斯特形態(tài)，而波立谷出現(xiàn)在許多氣候帶并且位置通常被證明受地質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響。特澇已被歐盟認(rèn)可為具有特色植物組合的一種特殊的喀斯特形態(tài)，雖然除愛爾蘭外，這個術(shù)語沒有被廣泛使用。很明顯，天坑也存在同樣的問題，即大多數(shù)天坑分布于中國，以其巨大的體量和特殊的形成過程與塌陷漏斗區(qū)別開來。是否將“特澇”和“天坑”列入喀斯特地貌學(xué)詞匯之列仍存在爭論。
美國紐約州立大學(xué)地球科學(xué)系A(chǔ)rthur N. PALMER教授認(rèn)為：大部分情況下，天坑都是現(xiàn)代暗河通道洞頂塌陷而成。塌陷的擴(kuò)大造成暗河通道的阻塞和改道，使得水力梯度變陡，溶蝕和侵蝕增強(qiáng)。可以說，天坑大部分空間體積的形成都是地下河大規(guī)模搬運(yùn)崩塌堆積物的結(jié)果。強(qiáng)烈變化的大流量是搬運(yùn)崩塌堆積的最佳條件，而暗河通道的改道和擴(kuò)大又進(jìn)一步加強(qiáng)了塌陷作用。與區(qū)域裂隙模式不同，新的裂隙隨著崩塌周圍應(yīng)力釋放而擴(kuò)張。與原始洞穴通道形成相比，大規(guī)模天坑的形成都是源于這些作用。
概括而言，一般漏斗的形成條件相對地非常普遍化，在濕潤巖溶區(qū)，漏斗的分布極為普遍，我國南方俄許多巖溶區(qū)更是“星羅棋布”。而天坑的形成則必須具備特殊的地質(zhì)—地貌—水文地質(zhì)為一體的系統(tǒng)條件。故在全球巖溶區(qū)域中，普通漏斗（含一般的塌陷漏斗）的分布非常廣泛，而天坑則十分罕見。
尤為重要的是，形成漏斗與天坑的巖溶作用方式與形成方式與形成過程存在很大差別。代表性的巖溶漏斗是由地表水通過落水洞的地下滲入和流入過程中，在垂向和測向上不斷溶蝕擴(kuò)大加深形成。而天坑則與地下水文網(wǎng)——地下河系統(tǒng)的強(qiáng)烈發(fā)育密切的聯(lián)系在一起。絕大多數(shù)為塌陷成因，特殊條件下由地面落水洞發(fā)展形成。
在形態(tài)方面，天坑以規(guī)模巨大、形態(tài)特色突出而區(qū)別于一般的漏斗。漏斗的形態(tài)，顧名思義主要為漏斗形，口大底小，一般不具備陡峭的巖壁，其深度多在幾米至幾十米，深度超過100m，便是罕見的大型漏斗了。而大型天坑的規(guī)模則無與倫比，四壁巖石峭立，深度百米至數(shù)百米以上。
天坑與漏斗之間既有量的差異，便存在質(zhì)的差別。初步的研究表明，在天坑形成與地下河之間的關(guān)系，天坑在水文地質(zhì)流域內(nèi)的分布規(guī)律，天坑與含水層性質(zhì)及其演化之間的關(guān)系以及天坑與巖溶發(fā)育年代和發(fā)育速度等一系列巖溶科學(xué)問題方面的重大意義與地位，都是一般的巖溶漏斗所不可代替、不可比擬的。
天坑也應(yīng)該在科學(xué)涵義上與豎井區(qū)別開來。豎井是一種地面的垂向井狀通道，一般直徑是幾米至一、二十米。深幾米至幾十米。深度超百米，直徑超50m的豎井便是十分罕見的特大規(guī)模了。豎井多由落水洞縱深發(fā)育而成，四周垂直，在底部逐漸消失于含水層中，另一種相似與相關(guān)的巖溶形態(tài)是“地下河天窗”。天窗應(yīng)與地下河（或是早期的遺棄的）直接相通，大多數(shù)由地下河頂板局部塌陷并通達(dá)地表而成，口徑多在幾米至數(shù)十米之內(nèi)。在洞內(nèi)外氣溫與氣壓差異條件下，常出現(xiàn)呼吸氣現(xiàn)象，被稱作“冒煙洞”，“吸氣洞”，它可看成天坑發(fā)育的某個階段形態(tài)。
自然界中諸多事物的生成與發(fā)展多有相互間的聯(lián)系，漏斗與豎井雖然可能與天坑有成因或發(fā)育階段上的耦合關(guān)系，但不是所有的或相當(dāng)一部分的漏斗或豎井都會發(fā)展成為天坑。
初看，天坑似乎像另一種喀斯特景觀——漏斗,人們有時(shí)也將其稱為大型漏斗或大型塌陷漏斗，然而，天坑與一般漏斗卻存在本質(zhì)上的區(qū)別。
在喀斯特景觀中，漏斗是一種十分普遍的地表喀斯特形態(tài)。其主要特征，是呈從上部向底部逐漸收縮的漏斗狀或碟狀。喀斯特漏斗主要發(fā)育于可溶性的碳酸鹽巖和蒸發(fā)巖中。根據(jù)漏斗形成條件和形成過程的差異，漏斗被分為溶蝕漏斗，塌陷漏斗，埋藏漏斗等6種類型。
天坑與漏斗在形態(tài)上的最主要差別，是天坑具有很大的尺寸(寬度與深度均大于l00米)，同時(shí)具有周邊封閉且峭立的陡壁，而大多數(shù)的基巖漏斗多為碟狀、淺盆狀。寬度通常大于其深度，規(guī)模也較天坑為小。
天坑陡立的周壁與坑底間的地形分界為突變關(guān)系，而漏斗則是漸變的。塌陷天坑內(nèi)有大量碎屑堆積，并有裸露或覆蓋的(或已遷移)的地下水道存在，而一般的基巖漏斗只有薄的土層堆積，與作用能量有限的滲水裂隙或落水洞存在。
喀斯特漏斗與地表喀斯特地形的關(guān)系不可分割，兩者的發(fā)育是相輔相成而且是“同時(shí)態(tài)”的。塌陷天坑的形成、出現(xiàn)，與地表喀斯特形態(tài)幾乎無任何相關(guān)聯(lián)系。塌陷天坑可出露于地表的任何地形部位，并直接破壞地表的及其上層空間的任何喀斯特形態(tài)。
絕大多數(shù)的基巖漏斗，均是由地表降水的淋濾，形成于喀斯特含水層的表層帶或包氣帶的最上部，與含水層的基本性質(zhì)及地下河的發(fā)育無關(guān)，而天坑的發(fā)育與形成，則是含水層中的管道水流(地下河)或地表集中的注入式水流直接活動的結(jié)果。天坑通常貫通含水層包氣帶的全部厚度。
還有一點(diǎn)是十分重要的，即漏斗的形態(tài)規(guī)模與天坑難以比較，但其形成的時(shí)間與過程卻是漫長并為漸進(jìn)式的，而天坑的形成多具突發(fā)性和遠(yuǎn)為快速(與漏斗比較)的進(jìn)程。這是由兩類喀斯特形成作用中水動力性質(zhì)及活動能量的巨大差異決定的。
在中國南方喀斯特的具體條件下，天坑一般都是當(dāng)?shù)乜λ固氐孛仓凶钅贻p的成員。
我國究竟有多少天坑？這在當(dāng)時(shí)和現(xiàn)在都還是個謎。
2011年，經(jīng)朱學(xué)穩(wěn)先生確認(rèn)的天坑，分布在重慶、四川、廣西、貴州境內(nèi)。云南曾有報(bào)道說發(fā)現(xiàn)天坑，后來經(jīng)他們實(shí)地鑒定，結(jié)果不是。湖南曾據(jù)說也有發(fā)現(xiàn)，后來大致是因?yàn)樘?，可能是豎井，當(dāng)時(shí)也未確認(rèn)。
按照朱學(xué)穩(wěn)先生現(xiàn)在的劃分，天坑分為特大型（直徑和深度大于500米）、大型（300-500米）和一般形（100-300米）。這和他2001年最初定義的50米，有一定出入。
我問：究竟按那個算好？
朱學(xué)穩(wěn)先生說：還是按100米吧。不過，超過50米的，也可以叫小型天坑。
在《天坑釋義》一文中，對此，朱學(xué)穩(wěn)和Tony Waltham先生有過詳細(xì)描述：
“雖然沒有必要限定天坑的最小尺寸，以作為天坑的鑒別特征，但最小尺寸并非嚴(yán)格限定在100m。對天坑的定義應(yīng)該慎重理解，尤其那些非常明顯的塌陷漏斗，不能因?yàn)閮H一維尺寸欠長而排斥在天坑之外。對邊緣退化和圓化的天坑可取近似度測量其直徑或長度或?qū)挾?，少?shù)非常新鮮地形除外。天坑深度本來是很容易測量的，然而在中國卻偏向于從天坑邊緣最高點(diǎn)取值。天坑邊緣切割峰丘的地方與天坑的最小深度，即一般西方人偏向于從天坑邊緣最低點(diǎn)的取值相差甚大。一般來說，最小尺寸100m的限定也適用于天坑的最大深度，但值得注意的是這個數(shù)值應(yīng)把任何特殊地貌地形特點(diǎn)真正反映出來。塌陷形成的較小洼地最好視為大型塌陷漏斗。正是這種巨型形態(tài)將天坑與特殊形成條件聯(lián)系起來，與其他類型塌陷漏斗區(qū)分開來。天坑的最小容積可能是依據(jù)形態(tài)量計(jì)定義天坑的較好的一個辦法?？墒?，天坑體積數(shù)據(jù)只是一個近似值，因?yàn)槁┒泛吞炜拥膸r壁剖面一般難以進(jìn)行非常詳細(xì)的測量?！?/p>
拗口的專業(yè)術(shù)語很容易讓人看得頭昏腦漲。那么，除了專業(yè)科研人員，民間人士有無可能“發(fā)現(xiàn)”天坑？
當(dāng)然可以。
中國地質(zhì)科學(xué)院巖溶研究所張遠(yuǎn)海副研究員告訴我說，他剛剛就在前不久，確認(rèn)了湖北利川一位探險(xiǎn)愛好者發(fā)現(xiàn)的天坑。
四川蘆山縣的一處溶洞@真實(shí)探索稅曉潔 攝影
湖北利川大甕天坑底部的溶洞@真實(shí)探索稅曉潔 攝影
廣西鳳山縣的一處天坑@真實(shí)探索稅曉潔 攝影
陜西漢中市寧強(qiáng)縣地洞河天坑@真實(shí)探索稅曉潔 攝影
湖北神農(nóng)架大九湖的落水孔，為漢江支流堵河源頭之一@真實(shí)探索稅曉潔 攝影
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