“神鹰天坑”让我国天坑群增至32个!诸多谜团待解

科技工作者之家 06月23日

科技日报记者 操秀英

“经过一周的联合科考,我们确认,近期发现的广西乐业神鹰天坑和其他三个塌陷漏斗、溶洞群,都由伏归地下河流域孕育而来,是一个全新的天坑家族。”自然资源部中国地质调查局岩溶地质研究所(以下简称“岩溶所”)高级工程师张远海6月22日向科技日报记者介绍。

至此,我国已发现32个天坑群,包括此次的伏归地下河新天坑家族,全国的天坑数量有270多个,其中发现并确认的90个天坑(含此次两个天坑)位于广西。

新天坑群发现得益于高清卫星影像

“这次乐业新天坑的发现得益于高清卫星影像,利用阴影分析找到潜在的天坑位置,然后到现场进行踏勘、确认。”张远海说,5月初,岩溶所组织科考探险队在广西乐业县探险结束后,确认发现1个标准天坑,即“神鹰天坑”。

6月初,岩溶所联合广西区域地质调查研究院、广西702洞穴探险队、乐业县飞猫洞穴探险队组成联合科考队,对天坑周边的岩溶负地形、地下河、溶洞和竖井进行了调查。

张远海介绍说,地下河是岩溶地区具有一定汇水范围的地下水流通道系统,由地下干流及其支流组成。在乐业县至少有百朗和伏归两条地下河。

百朗地下河流域面积835平方公里,长度162公里,其中发育了35个塌陷漏斗,29个符合天坑标准,以及上百个溶洞;伏归地下河流域面积20平方公里,长度5公里左右,其中发育了5个塌陷漏斗,2个符合天坑标准,以及6个溶洞。

“天坑和地下河关系密切。”张远海说,地下河不断溶蚀、搬运,掏空了地层,形成了溶洞大厅,或者落水洞侵蚀扩大,加上崩塌作用,最后完全露出地表,形成了天坑。

“我们还找到天坑底部的一些动植物,包括可能是广西新分布物种、苦苣苔、鼯鼠的粪便、岩壁上的岩燕和老鹰等等。”张远海说。

天坑见证岩溶地质演化历史

究竟何为天坑?

张远海介绍,天坑是碳酸盐岩地区由溶洞大厅崩塌、或落水洞侵蚀形成的周壁陡崖环绕、规模可达数百米的岩溶负地形。分为塌陷型天坑和侵蚀型天坑两大类型,通常其口径和深度不小于百米,容积大于百万立方米,底部(曾)与地下河相连接。

2001年,基于大石围天坑群、武隆天坑群、小岩湾天坑、小寨天坑、龙缸天坑等调查成果,岩溶所朱学稳教授首次提出了天坑概念;2003年,《广西乐业大石围天坑群:发现、探测、定义与研究》专著的出版标志着天坑理论初步建立;2005年,岩溶所在桂林举办了第一届国际天坑研讨会,系列成果分别在英国《Cave and Karst Science》、美国《Speleogenesis》和《中国岩溶》以专辑形式发表,天坑理论走向世界;2018年,岩溶所与陕西地调院联合,在汉中举办了第二届国际天坑研讨会,结合新的天坑研究成果,完善了天坑理论体系。

“天坑见证了岩溶地貌演化的奇迹,记录了岩溶地质演化的历史。”张远海说。

为何广西天坑数量多

2005年,世界上发现的天坑为75个,其中49个在中国。

基于新的空天观测技术,越来越多的天坑被发现。包括2016年发现的汉中天坑群,2018年发现的鄂西天坑群,2019年发现的那坡天坑群,2021年发现的文山天坑群等等。

截至2021年底,以约100平方公里地下河流域面积为界而论,全国发现的天坑群数量为31个,全国天坑数量达到270多个。

这些天坑主要集中于我国广西、贵州、重庆、云南和四川以及陕西汉中。最大的天坑群为广西乐业的大石围天坑群,在百朗地下河流域中部分布有29个天坑。

张远海分析,这和广西地处云贵高原向广西过渡的地势斜坡地带,降雨量丰富,同时碳酸盐岩致密坚硬,厚度巨大有密切关系。另一方面,天坑由溶洞大厅发育而来,“全国十大溶洞大厅,广西占了6个,全球十大溶洞大厅,广西有3个,广西的地下河数量也是全国最多,如此说来,广西天坑多也就不足为奇了。”

除了我国,天坑还被发现于巴布亚新几内亚的新不列颠的纳卡奈岩溶区和穆勒岩溶高原,马达加斯加、东南亚岩溶区,如越南北部,老挝北部和泰国北部等,以及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。

其中,世界最大的天坑是重庆市奉节县的小寨天坑,天坑四周被险峻的、几乎直立的石灰岩陡壁所圈闭,最大和最小深度分别为662米和511米,容积为1.19亿立方米。

已通过卫星影像在国内发现上千处天坑

“作为一种新的岩溶学理论,天坑的研究还处在发现、调查阶段,未解之谜还有许多。”张远海说。

“虽然卫星影像越来越清晰,但我们还不知道全球究竟有多少天坑。”张远海说,目前,已经通过卫星影像在国内发现上千处天坑,但确认的不到30%,还需要大量时间和精力进行现场认证和测量。

关于天坑,依然有许多未解之谜。例如,这些天坑或天坑群之间究竟有多少差异;虽然对天坑形成年龄的测定有了几个个例,但天坑形成的地质年代仍然充满了未知数;虽然科研人员大致知道天坑的演化路径,但尚不清楚天坑的巨型崩塌与地震有多大关系;虽然科学家大致知晓天坑是现代生物的避难所,但不知道青藏高原的抬升和全球环境变化对天坑的生态系统是否有影响,或者天坑是否保存了全球气候变化的信息特征,等等。

“这些都有待我们大胆探索,采用多种技术手段,推动天坑的跨学科系统研究。”张远海说。

(图片由岩溶所提供)