【地理探究】天坑,就是天上掉下来的大坑?!

一直专业做地理

天坑的自述

我......我的名字叫天坑

我相信你肯定听过很多次我的大名,

自认为对我再熟悉不过了吧

什么?你说我是天上掉下来的大坑?

你真的了解我吗?(超凶)

咳咳, 既然如此

今天就让我来好好介绍一下自己吧。

先给你展示一下我优秀的兄弟姐妹们

左右滑动图片 分别为:

图1 重庆小寨天坑 图2 云南沧源县天坑

图3 广西大石围天坑 图4 广西巴马天坑 图5 重庆武隆天坑

我的家族—喀斯特地貌

众所周知,作为一种地貌景观,我一般发育形成在喀斯特地貌区。“喀斯特”就是岩溶,是水对可溶性岩石(如碳酸盐岩、石膏、岩盐等)进行以化学溶蚀作用为主,流水的冲蚀、潜蚀和崩塌等机械作用为辅的地质作用,以及由这些作用所产生的现象的总称。由喀斯特作用所造成地貌,就称为喀斯特地貌,也称为岩溶地貌。

图6 主要喀斯特地貌示意图

我们喀斯特家族的地貌形态可谓是种类繁多,形态万千。大致可分为地表的和地下的两大类。属地表的主要有: 溶沟、溶痕、石芽、石塔、石林、 峰林、峰丛、漏斗、洼地与盆地、喀斯特湖泊等等;地下喀斯特形态主要有: 洞穴及其溶蚀形态、地下大厅、地下河湖以及洞穴钟乳石类等等。

下面就让我给你展示一下我们庞大的家族中一些典型的成员吧!

图7 峰丛

(源自公众号“星球研究所”,摄影师:韦革宁)

图8 石林

图9 地下暗河

图10 坡立谷

图11 溶洞

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我为什么叫做“天坑”

作为喀斯特地貌家族的一员,我可是有着与众不同的命名过程。(得意脸)

曾经的我,被人们与同属喀斯特地貌形态的“漏斗”混为一谈 ,还有失严谨地将我称之为“大型漏斗”,这可真是气坏了我,因为事实上,虽然同是地表陷坑,但我与所谓漏斗还是有着很大的不同的!

首先在形态和尺寸上,漏斗顾名思义,主要是漏斗形状,一般都不具备陡峭岩壁, 而且口大底小,深度一般也在几米和几十米。而我的深度,往往动辄超过50米,且四围岩壁峭立,有些大型的天坑兄弟深度甚至超过了200米呢。(骄傲脸)

再者,从成因方面讲,我与喀斯特地区地下河系统的强烈发育有密切联系,绝大多数为地下河强烈的溶侵蚀作用,导致上方岩层不断崩塌并达到地表而成,其发展由地下到地面,这又和由于地表水渗流入地下,并在垂直和侧向上不断溶蚀扩大加深形成的漏斗有着很大不同。

图12 天坑形成过程ac

图 13 天坑与漏斗的区别

图左为漏斗:洞口较小深度较浅且较倾斜

图右为天坑:深度较深洞口较大且岩壁垂直

此外,在湿润的喀斯特地区,漏斗分布极为普遍。可是我天坑在世界范围内都是凤毛麟角,极为罕见的 。

但好在最终,中国地质科学院的朱学稳研究小组经过不断发现、总结归纳与研究升华,在2001年将我从喀斯特漏斗中独立出来,命名为喀斯特天坑(tiankeng),这才算是为我正了名。

哪里是我的家乡

已经基本介绍完了自己,那我再说说自己的家乡。迄今为止,世界上已发现的天坑约有300个[1],中国是我的主要形成发育地区,发现的数量约有216个。

图14 中国主要的天坑群分布[1]

而在其中,广西的天坑数量占全国发现天坑数量的40.7%, 占全球天坑总数的29% ,无论是和国内其他省份比还是与世界其他国家比都位居第一,这也使得广西省确定了在天坑研究与开发方面全球独特的地位。

图15 全国各省(区、市)和境外天坑数量柱状对比图[1]

那为什么我们的大广西拥有这么多的天坑呢?那是因为广西的天坑发育条件可谓是得天独厚的。

在国内外其他地区,天坑区域的岩层通常是含泥质或硅质甚至碎屑岩夹层,以及相对年轻、多孔隙的软弱岩石地层,而广西天坑地区的岩石古老坚实,有厚度达数千米的泥盆系-二叠系时广泛分布且连续沉积的石灰岩层。再加上区域降雨量适中侵蚀作用小,有利于形成并保留大部分天坑雄伟壮观的陡壁。此外,外源水补给的岩溶地下河流域广阔侵蚀和溶蚀力强,非常有利于发育成强劲的地下河。有了以上得天独厚的条件,天坑亲人们齐聚在我们的家乡中国广西也就不足为奇了。

天坑的形成过程视频

嗯?小朋友你还有什么问号吗?

什么,你在质疑我的价值?

哼,不好好让你长长见识,

你都不知道我作为稀缺、典型、不可再生的地貌资源有多么地重要!(超凶*2)

天坑的科研价值

首先,作为喀斯特地区独特的地貌景观,我在地貌学领域有着极为重要的科研价值。通过研究我的成因,科学家们可以更好地了解岩溶作用的基本性质,尤其是溶蚀,崩塌、侵蚀作用的机制和它们之间相互关系,以及地下河的发育,喀斯特含水层的性质以及演化过程。

地质学方面,研究我的形成以及发育深度对确定区域地壳上升运动的性质和速率同样有着重大的意义,有助于学者深入了解区域的第四纪地质史。[3][4]

图16 天坑中往往形成一个独立的小世界

此外,宽阔包容的我往往创造出一个相对封闭的小世界,容纳着特殊的局地气候模式生态环境,具有别样的生物学、生态学研究价值,在广西乐业的天坑群中就曾经发现过此前未命名过的洞穴生物——天坑中国溪蟹和张氏贝尔蛛[2]。

天坑的旅游价值

当然,作为地区特有的壮丽风景,我也有着极高的旅游价值。

首先,我的四周岩壁陡峭险峻,适宜攀岩探险以及滑索观光,因此也吸引了许多攀岩运动员与探险家来到这里。

图17 天坑岩壁攀岩

其次,我的底部通常和地下河相连,或者曾经有地下河流过形成河道。就比如说位于重庆的兄弟小寨天坑就是是地下河的一个“天窗”。坑底的暗河从高达数十米的洞中飞奔而出,咆哮奔腾,再从坑底破壁穿石而出,形成了美丽如画的迷宫河,景色十分迷人。

图18 小寨天坑坑底

并且我周围经常也会有洞穴群、峡谷、河流等好朋友,人们在游览本坑欣赏喀斯特地貌的鬼斧神工的同时,也能欣赏到崇山峻岭中清澈碧透的涓涓溪流、繁茂的森林以及幽深的峡谷, 没准还能邂逅神秘的植物动物朋友们。

图19 “天坑地缝”

图20 汉中天坑群罕见飞猫出没(源自中国网新闻)

除了上面说的这些,人们还说来我这里旅游是一个非常能够发泄自己情绪,稳定自身状况的旅游方式。只要你在坑底中深吸一口气再朝着坑内大喊,不出几秒你便能够听到我的回声,有趣而又解压。

天坑的研究与开发

总而言之,无论是在科研角度还是景观角度,我都是自然地貌中独一无二、别具一格的存在。但是由于种种原因,人们在对我进行科研和旅游开发的路上才算起步不久,任重而道远。

在研究领域,仍然需要相关学者加强对我们的基础理论研究和科学的野外观测实验工作,需要各研究领域的协同创新 ,推动国内外相关对比研究,从个例走向整体,谭老师地理工作室综合整理发现更多关于我们天坑的共同特征及规律。

在开发领域,如何合理统筹旅游资源,摆脱游览项目单一化,充分改善交通条件,拓宽客源,以及作为稀缺且不可再生的地貌景观资源,如何在开发中保护好我们天坑家人,在获取经济利益的同时不损害生态环境,这些都是人类不可忽视的难题[5]。

不过我相信,随着科研工作者和全社会不懈努力,终有一日,遮挡我的神秘面纱会被彻底拂去,人们也会了解到在喀斯特家族中还有“天坑”这一种神奇的地貌景观。我也期望,将来我们能够在社会的悉心保护下,让更多的人们欣赏到奇幻、深邃、险峻、峭削、秀丽的,属于我们天坑的山河之美。

图21 大自然是最神奇的建筑师

最后,给大家推荐一个关于本坑家族的的科普纪录片——《地理中国之中国天坑探奇》系列纪录片(一共10集,每集半个小时左右),感兴趣的小伙伴可以进入央视官网搜索观看噢~

好了,和你介绍了这么多,本坑也累了,今天就到这里吧。在了解了这么多知识后,你是不是更加对我感兴趣了呢?有没有考虑来场说走就走的旅行,前来一睹我的真容(害羞脸),期待将来某一天与你的相见哟~

图22 墨西哥恰帕斯的Sima de las Cotorras天坑

注:

[1] 数据来自:黄保健等,《广西岩溶天坑资源及其开发利用》[J],广西科学,2018

[2] 新闻来源:广西乐业天坑群科考首日发现三种不明生物 2001年4月10日新华社报道

文中未标明出处的图片均源自百度图片

参考文献:

[3].黄保健等,《广西岩溶天坑资源及其开发利用》[J],广西科学,2018

[4].朱学稳. 中国的喀斯特天坑及其科学与旅游价值[J]. 科技导报, 19(0110).

[5].税伟, 陈毅萍, 王雅文,等. 中国喀斯特天坑研究起源、进展与展望[J]. 地理学报, 2015, 070(003):431-446.

来源:华师地理探索学社