岩溶天坑

作者&投稿:涂菡 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
岩溶天坑对比~

1.天坑分布
目前除我国以外世界上其他地区已发现的最大型天坑,多数在低纬度地区,主要在大洋洲巴布亚新几内亚的新不列颠岛(New Britan Is-land,Papua New Guinea)、马来西亚的沙捞越州(Sarawak)以及墨西哥等地。纬度多在南、北纬20°以内。我国已发现的大型天坑则主要出现在北纬24°~31°之间,规模巨大、数量众多、形态完美。
在世界其他地区所发现体量较小一些的天坑,以地中海沿岸为多,但形态上往往不是很典型,原因是受到许多后生作用的影响,使其四壁较缓,天坑深度也较小,许多天坑现今受冰雪寒冻作用影响甚大,底部堆积物较厚。
在形态上与天坑类似的大型“坑状”负地形,在其他岩性中也偶有出现,如南美洲委内瑞拉的Sarisanama巨型深坑出现在砂页岩高原上,体量也很大,其深度为275m,上部开口部的直径为340~300m,面积7.2×104m2,总容积达1.8×107m3。
由于人类作用也会形成一些特大型的人造“坑状”负地形,最著名的例子是南非金伯利的“大坑”,这是一个老金刚石矿,1872年开始开采直至1915年,人们用镐和铲挖出2.5×107t以上岩块,形成一个直径约500m、深近400m的深坑、而人类用机械挖出的露天矿坑也为数甚多,以美国犹他州的厄姆峡谷铜矿为最,占地7.3km2,深度达774m。
(1)世界上几个最大的岩溶天坑
马来西亚沙捞越州Mulu国家公园中的伊甸园(Craden of Eden)天坑,从体量上看,十分巨大,其深度仅200m,但它的上部开口特别巨大,长轴1200m,短轴800m,平面面积7.5×105m2,容积高达1.5×108m3。但作为天坑,它在形态特征上有重大不足,它的四壁仅有一半为陡崖,另一小半(南半部)只是敞开的盲谷,南半部岩性为页岩,在此天坑北半部有巨大的洞穴系统———Deer洞和Green洞,由于组成它的地层不全部为碳酸盐岩,形态上也未达到“四围岩壁陡立”的标准,因此,有些外国岩溶工作者不将其列为真正的塌陷漏斗,笔者认为,伊甸园天坑虽然不是典型的天坑,但按其成因,很可能属于冲蚀型天坑类型,鉴于伊甸园天坑在成因上即内涵上属于天坑地貌类型,故仍将其归为天坑类的重要代表,只是其观赏价值较为逊色。该公园为世界自然遗产地,但在该公园申报世界自然遗产的报告中,并未将这一天坑作为重要景观之一提出。
Luse天坑,位于新不列颠岛Nakanai山地。新不列颠岛是西南太平洋俾斯麦群岛中最大的岛,狭长形,长约480km,宽80km,有多处活火山。新不列颠岛的南部有一片岩溶区,在那里的Nakanai山中有多处天坑,代表性的可以举出两个:按体量,Luse天坑为大(图3-71);按形态优美,以Minye天坑见长(图3-72),Luse天坑有着广阔的上部开口,大小为800m×600m,其深度为220m,面积3.8×105m2,容积为6.0×107m3,其表面覆盖着茂密的森林,底部有很厚的碎屑堆积物。它虽然体量大,但一来深度相对较浅,二来缺少四周的陡壁,因此在形态上它并不显得突出和优美。Minye天坑的深度是420m,上部开口面积为7×104m2,直径为300m,近圆形,四周陡崖环绕,大部分为浓密的植被所遮盖,容积为2.6×107m3。
Crveno Jezero(红湖)天坑位于地中海沿岸的克罗地亚共和国,口部东西长280m,南北宽200m,面积约5.6×104m2;最高点海拔高度522m,最低处低于海平面6m,最大深度为528m;其底部沉积水成湖,湖水面直径170m,湖水深度281m,它的总容积(包括湖水)近3.0×107m3(图3-73)。

图3-71 巴布亚新几内亚新不列颠岛Luse天坑横剖面图(据T.Waltham)

在新不列颠岛上还有若干个大天坑,例如Ora天坑、Kavakuna天坑和Korikobi天坑,容积都在1.5×107m3以上,遗憾的是它们在形态上如同Luse天坑一样,缺少周边的陡崖,致使它们显得不那么引人注目。在新几内亚岛中部也有大片石灰岩分布,该处有多处天坑出现,如Lup Wintem天坑、Girtoil天坑和Sting天坑,垂直深度都达150m,直径在100~200m,达到中型天坑的标准。
(2)其他一些规模较小的天坑
斯洛文尼亚的Velike Jersanova漏斗属著名的游览洞穴Postojna洞穴系统,不具备典型的天坑形态,上部边缘大小为325m×300m,上部最高点海拔高度575m,高出漏斗底部(海拔535m)40m。

图3-72 巴布亚新几内亚新不列颠岛Minye天坑横剖面图(据T.Waltham)


图3-73 克罗地亚CrvenoJezero天坑(据M.Garasic)

Tres Pueblos Hole天坑位于加勒比海波多黎各的Rio Camuy区,直径130m,深215m,底部有地下河。
意大利南部Gorgano高原的Pozzatina天坑在当地规模最大,大致呈椭圆形,近南北方向长675m,宽440m,从底部到上部开口的最高点和最低点的深度分别为130m和104m。边坡较为陡峻,北坡和西坡陡崖上岩石裸露,下部边坡较为和缓,有较多岩石块堆积,边坡多为灌丛和林木覆盖,底部长225m,宽128m,种植有小麦和燕麦,底部中央处有一竖井。在与之相邻的Murge高原上还有几个类似的天坑,如Pulo di Altamura天坑,上部开口大小为500m×450m,最大深度为75m;Pulicchio天坑,开口大小为710m×550m,最大深度99m。可以将这些天坑列入中型天坑范围。
2.中国岩溶天坑与世界其他地区岩溶天坑比较
岩溶天坑作为岩溶地貌景观中一种类型,还是比较新的。主要因为在全球发现较少,即使中国也是在20世纪20年代初期在四川兴文县对小岩湾天坑和大岩湾天坑的旅游开发时才提出这一名词。而过去常和喀斯特漏斗并提。在国外较大的天坑大部分分布在马来西亚的沙捞越,巴布亚新几内亚的新不列颠岛和墨西哥等低纬度地区。
通过国内外天坑对比,在世界发现、探索研究天坑方面中国岩溶天坑具有重的特点和不可磨灭的贡献。朱学稳等人提出中国岩岩溶天坑因有以下特点,而居世界重要地位。附表3-9为国内外主要天坑规模对比。
表3-9 国内外主要天坑规模比较


续表


(据朱学稳,2003)

图3-74 老忠实泉


图3-75 锥状钙华泉口

这个与该地的地质环境相关,岩层多为石灰岩,空气中二氧化碳与水结合形成碳酸,而这碳酸易对石灰岩侵蚀,经过相当长的地质年代,石灰岩被侵蚀空了,就会形成天坑,必须具备一定条件才能形成的

如前所述,天坑是一种特殊的岩溶地貌形态,根据朱学稳等人近几年的研究成果和对它的科学认识,现有的岩溶学术名词都不适合用来表征其科学内涵。在国外岩溶学界,一般称之为塌陷漏斗(Collapse Doline)。在世界和我国的不同地区,当地居民对其都有特殊的称呼。如在斯洛文尼亚被称为“Kukave”或“Kolisevye”,有时也被称为“Vigledi(亮洞)”。在墨西哥于堪丹称为“Cenote”,有的称“Pit”。在我国各地的地方性名称也有所不同,在四川兴文县称为“岩湾”,如最早发现的大型天坑“小岩湾”;在重庆奉节称“天坑”;在广西乐业称“石围”;在重庆云阳称“龙缸”;在武隆称“石院”。为了避免名词使用上的混乱,在学术上使用“Karst Tiankeng”较为合适。

图3-41 石花洞形成地质构造示意图(据董德茂等,2004)

朱学稳等人提出的“岩溶天坑(Karst Tiankeng)”的科学含义或定义是: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)的碳酸盐岩层中,从地下通向地面,四周岩壁峭立,深度与平面宽度从百米至数百米以上、底部与其发育期的地下河相连接的一种大型陷坑状负地形。此外,在旅游观赏方面是否具有稀有、险峻、雄奇、壮观、生态环境独特等综合属性,也应被认为是鉴别天坑与一般漏斗或竖井的重要依据之一。

天坑的发育与重要的岩溶水动力系统密切地联系在一起,是含水层中存在重要管道水流(地下河)和剧烈的岩溶作用强度的标志。除个别稍古老者外,又多是所在岩溶区岩溶形态生成年代顺序中的最新成员。在我国南方,岩溶天坑主要分布在岩溶峰丛(漏斗、洼地、干谷)山区,特别是受深切排水基准面影响的长江三峡及其两岸(特别是右岸)支流,红水河(含北盘江和南盘江)、右江和左江诸流域内的大片峰丛山区。可以预见,我国的特大型岩溶天坑应主要发育于这一区域,也是世界上连片分布面积最广阔、发育最典型、规模最壮观的岩溶峰丛地貌区,以及仅有的特大型岩溶天坑发育的区域。我国已发现的重要天坑分布如图3-42所示。

图3-42 中国重要天坑分布图(据朱学稳,2003)

我国的岩溶天坑,除四川兴文的大岩湾和小岩湾知名较早外,主要是近十几年来在中外联合洞穴探险活动和旅游资源的调查工作中不断发现的。主要有重庆市奉节县的小寨天坑群,武隆县箐口天坑群以及中石院、小石院等天坑,云阳县的龙缸,广西乐业县的大石围天坑群和巴马县的号龙、交乐天坑等。在珠江流域上游、乌江两岸及长江三峡两岸深切河谷等岩溶特区,均是较大型天坑的潜在分布范围。

1.四川兴文小岩湾、大岩湾天坑

小岩湾和大岩湾天坑位于四川省兴文县的石林(石海洞乡)世界地质公园内。据朱学稳等(2003)研究,它和邻近的外围是一个完整的顺河-洞河流域,流域面积40km2。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岩溶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岩溶组成。经1992年9月间第六次中英联合洞穴探险队的全面探测,该流域内的地下河、洞穴系统及其水文地质特征已基本查明,在岩溶分布区内共有大小洞穴89个,总长度超过30km。其中以天泉洞和猪槽井2个洞穴系统规模最大,长度分别是8100m和8800m。两者均与小岩湾天坑直接贯穿在一起。岩溶区的地下水流分为南北2个径流带。北线由西部来自非岩溶(外源水)区的地表河———顺河自下洞流入岩溶含水层,经大岩湾、小岩湾天坑的投影底部和天泉系统的最下层地下河道向东流去,该线为洁净无污染水。南线补给主要自猪槽井洞穴系统西部源头的一系列上二叠统煤系与黄铁矿(硫矿)矿坑水,水质为褐黄色,pH=2.6~3.9。南北两线合并后在该流域的地下总排泄口洞河排出,混合水质pH=4.670。

顺河-洞河流域岩溶区为浅峰丛地貌,由于受岩性及缓倾斜产状的影响,其形态与景观并不典型、悦目,但其含水层包气带厚度则多在150~300m以上。现阶段的地下水力坡度为30‰~53‰,又岩溶区灰岩与砂页岩分布面积的比例为1∶1.08,故有最大的外源水输入。这些条件均十分有利于岩溶坑的发育。

小岩湾天坑在平面上为类圆形,东西长625m,南北宽475m,周壁为陡崖所封闭,高60~130m,周边最高点标高870.0m,坑底标高为621.7m。故其最大深度为248.3m,总容积40×106m3。天坑的东西两面分别与天泉洞、猪槽井(响水洞)两洞穴系统通达在一起,全长在17km以上。二者应是早期同一地下水流系统,并与小岩湾天坑有密切的成因关系而现代地下河水位则已下降至天坑坑底以下73m的深度(标高548.0m)。

大岩湾天坑位于小岩湾以西仅约400m,东西长680m,南北宽280m,深110m,容积15.0×106m3。该天坑因后期的侵蚀破坏作用已不够完整,西部边缘已成缓坡,东缘绝壁下已有落水洞形成,崩塌之块石多已为后期的冲洪积土层所覆盖。估计其形成较小岩湾天坑稍早。

根据1992年兴文石林风景区喀斯特平面图,可以清楚地看到,该区的岩溶发育可明显地分出早期与近期两个阶段。前者以天泉洞和猪槽井(响水洞)为一体的洞穴系统发育为标志,并同时形成大岩湾(于前)和小岩湾(继后)天坑。后者形成南北两支自西向东的现代岩溶排水系统,即

中国典型地质景观成因及全球对比

从形态特征上看,西面的和平洞、地表河顺河口的下洞以及猪槽井洞穴系统中西部上源的新支和天泉洞系统中下层细脉状通道均是近期发育的独立的或叠置的洞穴系统。二者的层间高差约是55~75m。

根据形态观察,在天泉洞发育早期,天泉洞的东口应是地面水系统入口(流入型洞口),而非地下水流出口(主要依据是:洞口呈喇叭形,且规模特别巨大;其次是上层洞道及支洞中的流痕流向指示,均向洞内,即向西或向南)。它与猪槽井(响水洞)显然是同一洞穴系统,并且是大岩湾和小岩湾天坑发育期物质输出的地下水流通道。那时的地表地形与地面及地下水文系统与目前的格局与现状有很大的差异,地表河顺河及天泉洞东口深切的沟谷均未形成。从国内几个主要天坑发现地来看,大岩湾和小岩湾属于形成年代相对较早的天坑,其时代应在中更新世早期或早更新世晚期。大岩湾天坑的形态已遭严重破坏与改造,其形成次序应先于小岩湾天坑(图3-43,图3-44)。

2.广西乐业大石围天坑群

大石围天坑群位于乐业县百朗地下河流域,又集中分布在该地下河流域的中游段同乐镇范围内。到目前为止,已发现天坑26处,其中规模最大、景观最壮丽者是大石围天坑(图3-45,图3-46)。

大石围天坑平面呈梨状,东西长600m、南北宽420m,周长1580m,最大深度613m,四周为绝壁圈闭,底部遍布崩积块碎石堆积,估计堆积厚度在100~150m以上。堆积地形自东向西倾斜,平均坡度1∶0.75~1∶1.00,并为茂密的次生原始森林所覆盖。在西侧坑底的最低处为现代地下河通过地点。地下河上源为最新的崩塌物封闭,水流在堆石中散流而出。向下游6km又在河床一“裂点”上以大跌水潜流于一深层裂隙中。图3-45与图3-46是大石围天坑的平面图和素描图。

图3-43 小岩湾天坑

图3-44 小岩湾天坑及其附近的洞穴系统(据朱学稳,2003)

大石围天坑群全系塌陷成因类型,在目前发现的26处天坑中属特级规模的为大石围,大型者有大坨、邓家坨、穿洞和白洞,其余均属中小型。主要天坑的特征见表3-7。

大石围天坑群发育于“S”形地质构造、碳酸盐岩分布和大型百朗地下河流域三要素统一的地质-水文地质条件下(图3-47)。天坑群集中分布地段的含水层包气带厚度为400~800m,碳酸盐岩为石炭系及二叠系厚层灰岩及白云质灰岩,地层产状平缓,地表为大面积岩溶峰丛深洼地貌。这一地质、构造、地貌、水文地质综合特征,为天坑群的发育与形成提供了优越的内部条件和外部环境。

图3-45 大石围天坑平面图

图3-46 大石围天坑素描图

表3-7 大石围天坑群中大型天坑—览表

图3-47 “S”形构造、可溶岩分布与百朗地下河流域三要素吻合于一体的大石围天坑群发育区(据朱学稳,2003)

大石围天坑群的以下特征在塌陷天坑的深入研究中具有重要意义:

1)在国内同类天坑中,数量最多,分布最集中,密度亦最大。

2)集中分布于地下河道迁移最频繁(已为洞穴测绘所证实)的百朗地下河中游段。

3)天坑群坑底分布于不同高程。似具有分布高程愈大、天坑规模愈小并形成年代相对较早的一般规律。



大地之窗——小寨天坑
答:自然是神奇的,在春夏秋冬四季的演变过程中,不知不觉塑造了许多神奇的地理现象,其中就有重庆奉节的小寨村天坑。小寨天坑位于奉节县的荆竹乡小寨村,是地道的地理学上的“岩溶漏斗地貌”。有关小寨天坑的形成有很多说法,有人说这里曾经是外星人的基地,也有人说它只是地质的一种表现形式,而小寨天坑...

四川现25万平方天坑奇观,这天坑是如何形成的?
答:近日四川兴文一处天坑视频进入网友们的视线,这处天坑全长650m,最短直径在490m,深度大约208m比位于美国的世界第一天坑大了接近三倍,这处天坑也被四川人称之为天赐的宝盆。随着兴文天坑的返现,这个大漏斗一样的天坑和大多数天坑一样是被兴文地区长期的雨量冲刷而形成。对此人们对于天坑的形成原因更加...

中国最大的天坑位于哪里?
答:在重庆市奉节县,是小寨天坑。重庆小寨天坑的坑口直径为622米,坑底直径为522米。天坑深度为666.2米。坑壁四周陡峭,在东北方向峭壁上有小道通到坑底。小寨天坑与天井峡地缝属同一岩溶系统,天坑底部的地下河水由天井峡地缝补给,自迷宫峡排泄,从天坑至迷宫峡出口地下河道长约4千米。天坑是一种特殊的...

天坑到底有多深
答:没有定数的 天坑位于奉节县荆竹乡小寨村, 口部最大直径626米,最小直径537米,坑底最大直径522米,垂直高度666.2米,总容积11934.8万立方米,是世界上深度和容积最大的岩溶漏斗。天坑口四面绝壁,如斧劈刀削,宏伟壮观。坑中有无数幽深莫测的洞穴和一条汹涌澎湃的暗河。中西探险家曾多次深入天坑...

世界上最大的天坑在哪个省?
答:在此1.2公里距离内,连续生成三座天然石拱桥,即天龙桥、青龙桥和黑龙桥,三座桥高、宽、跨度分别在150米、200米、300米以上,在目前世界已发现的天生桥规模中可称第一,是"世界最大的天生桥群"。在三桥之间,连续生成两个世界罕见的岩溶天坑,即天龙坑和神鹰坑,形成坑与坑以桥洞相连,桥与桥以...

大石围天坑在哪里
答:大石围天坑属于百色高山奇峡的著名景点。大石围位于乐业县同乐镇刷把村的北边,属红水河南端的干热河谷地带,经国土资源部岩落地质专家和岩溶洞穴专家实地考察论证,大石围的地下原始森林面积为世界第一,深度约为613米,居世界同类大型岩容漏斗第二,长约为600米,宽约为420米,其容积的0.8亿立方米...

乐业天坑群:世界上最大的天坑群
答:天坑不仅是旅游景观,还是宝贵的地质研究对象。地质学家可以借助天坑来判断峰丛地貌是否发育成熟,从而判断所在的峰丛区是否有各类洞穴、地下河、天生桥等相关的地质遗迹。岩溶天坑理论丰富和发展了传统岩溶地质学理论和景观地貌学理论,推动了相关学科的发展。 抢首赞 评论 分享 举报 为...

跪求岩溶天坑形成图解
答:这个与该地的地质环境相关,岩层多为石灰岩,空气中二氧化碳与水结合形成碳酸,而这碳酸易对石灰岩侵蚀,经过相当长的地质年代,石灰岩被侵蚀空了,就会形成天坑,必须具备一定条件才能形成的

天坑到底是怎样形成的
答:天坑的成因大多分两种,大多是塌陷型(广西乐业天坑群等),罕见的是冲蚀型(重庆武隆后坪冲蚀、天坑群等)。天坑的形成至少要同时具备六个条件:一、石灰岩层要厚。只有足够厚的岩层才能给天坑的形成提供足够的空间。二、地下河的水位要很深。三、包气带(含气体的岩层)的厚度要大。四、降雨量要大,...

乐业天坑旅游景点
答:形成于大约6500万年以前,是一块鲜为人知的秘境,集险、奇、峻、雄、秀、美于一体,是世界上罕见的旅游奇观。中国地质学会洞穴研究会会长朱学稳教经过全方位考察论证后称乐业县大石围天坑为“天坑博物馆”、“世界岩溶胜地”。天坑,地理地貌上命名为“喀斯特漏斗”,当地人称为“石围群”。关于天坑的...