天坑背后的秘密

马志飞

古时候的杞国，有一个人总是担心天会坍塌下来、地会深陷下去，并为此食不甘味、夜不安席。后来，人们就用“杞人忧天”这个成语来形容和嘲笑那些自寻烦恼的人。然而，虽然如今我们不必担心天会坍塌下来，但不得不密切关注脚下的土地……

地陷危机

2011年1月13日，四川省乐山市沙湾区某村民的一块菜地里惊现天坑，天坑直径为20米、深度约100米，可怕的是如此巨大的深坑距离几间民宅的后墙仅几步之遥。幸好，此次地陷并未造成人员伤亡 。

类似这般的事件恐怕已经不再新鲜了。特别是2010年，可谓一个令人刻骨铭心的“灾害之年”，据国土资源部发布的《全国地质灾害通报（2010年）》，这一年仅地面塌陷一项全国就发生了499起。然而，当我们怀着对未来的美好期盼迈步走进新年时，各种灾难却又接踵而至，如果不能及时、准确地查明事实真相，很可能会引起当地居民的恐慌。

古时候的杞国，有一个人总是担心天会坍塌下来、地会深陷下去，并为此食不甘味、夜不安席。后来，人们就用“杞人忧天”这个成语来形容和嘲笑那些自寻烦恼的人。然而，虽然如今我们不必担心天会坍塌下来，但不得不密切关注脚下的土地，因为近年来一桩桩骇人听闻的地陷事件接连不断，不断地给我们敲响警钟。

最让人惊骇不已的莫过于2010年5月31日发生的“危地马拉陷坑事件”。当天，由于遭受热带风暴“阿加莎”的侵袭，濒临加勒比海的中美洲国家危地马拉的首都危地马拉城出现了一个直径约20米、深度超过100米的巨大深坑，位于街道路口的一幢3层完整建筑坠入坑中。更为蹊跷的是， 2007年这个城市已经出现过一个类似的塌陷坑。

名为“天坑” 实为地陷

首先，我们需要搞清楚几个概念。危地马拉城出现的这个深坑，被一些国外媒体称为“sinkhole”，这个单词在我国不同的研究领域中有不同的翻译。

在采矿领域，它是指“陷落柱”，因煤系地层下部的石灰岩层中岩溶发育，在重力的长期作用下，有些溶洞发生坍塌，上覆岩层（包括煤系地层）也随之陷落，由于这种塌陷呈圆形，其剖面形态似一柱体，故称陷落柱。

在地下水研究领域，它是指“落水洞”，是地表水流入地下的进口，表面形态与漏斗相似，是在岩溶发育地区连接地表水流和地下河的通道。

在黄土研究领域，它是指“陷穴”，是黄土区地表出露的一种穴状凹地，我国西北地区称为龙眼，深度大的称为黄土井，它是由垂直节理发育的黄土层，在地表水和地下水的作用下，下部被水流蚀空，使表层黄土湿陷和塌陷而成的。

对于地质灾害而言，该如何翻译这个词语才能正确表达其本意呢？从字面来看，“sinkhole”是由“sink（沉陷）”和“hole（坑洞）”两个单词合成的，因此可将其直接翻译成“陷坑”。可是，一些国内媒体在未明真相的情况下直接将其译成了“天坑”，再加上群众之间的口口相传，不论什么坑都冠以“天坑”之名号，不断引发人们无端的猜测和恐慌。

作为一种常见的地质灾害，地面塌陷有很多种成因：地下采矿导致的地表塌陷、下水管道渗漏侵蚀地下的土层、古旧防空洞破损塌陷以及岩溶地区自然塌陷等。在农村或矿区，最常见的就是采空塌陷，这大多是多年以前采矿活动的“后遗症”，其中又以煤矿采空塌陷最为突出。如我国山西大同、河北开滦、辽宁抚顺、安徽淮南、江苏徐州、黑龙江七台河、河南焦作、山东枣庄等煤矿区都存在多处塌陷情况。

在城市中，常见的就是输油管道、天然气管道、自来水管道、污水管道等年久失修导致其渗漏或爆裂，土层中的松散物质被吹刷流走，从而酿成塌陷灾害。2010年，危地马拉城出现的这个巨大塌陷坑，其实是由于热带风暴“阿加莎”带来的持续暴雨和城市地下排水系统渗漏逐渐侵蚀了松散的上覆沉积层造成的。

此外，我国一些大城市在20世纪60年代为了响应“备战备荒为人民”的号召而挖掘了大量的防空洞，后来被废弃，而在以后的一些建筑设计中没有合理地避开，自然容易受到塌陷的影响。据统计，全国挖洞的轴长度超过万里长城，挖掘土石方体积超过了长城的土石方总量，仅北京一地，就留下了两万多个大大小小的防空洞。

除了以上人类工程活动诱发的塌陷之外，还有一部分是在岩溶地区自然形成的。从地质科学的角度来说，天坑的形成其实与岩溶作用有关，但现在“天坑”一词已经有了专属的含义，现在用它来专指某种特殊的地貌形态。

当然，除此塌陷坑之外，还有一些特殊的“伪天坑”。如我国刚刚得到国际学术界认可的辽宁岫岩满族自治县的陨石坑，它实际上是由“天外来客”陨石撞击而成的。俄罗斯西伯利亚米尔有一个特别巨大的坑洞，直径为1200米，深达525米，则是人们在采掘钻石时挖出来的巨大矿洞。

真正的天坑

要说天坑，就得提到喀斯特，而要讲喀斯特，又不得不先说碳酸盐岩。

碳酸盐岩是在海、湖盆地中沉积形成的一种沉积岩，其中的碳酸盐类矿物（方解石、白云石等）含量超过50%。这些沉积碳酸盐岩在漫长的地质历史时期一直在不断地形成，直至今日，它仍像珊瑚礁一样在热带地区和浅海底部形成。大陆壳75%的地区是沉积岩，而沉积岩的15%则是由碳酸盐组成的，可见其分布之广泛。碳酸盐岩中最常见的两种就是石灰岩和白云岩。

石灰岩以方解石（碳酸钙）为主要组分，常混入粘土、粉砂等杂质，通常呈灰或灰白色，硬度不大，用小刀就能刻动，滴稀释盐酸会剧烈起泡。海洋中之所以能够形成石灰岩，是由于海水具有两种高浓度的溶解物质：钙离子和碳酸氢根离子。而生活在海洋表层的珊瑚、蛤蜊和其他一些海洋栖息生物常使用这两种溶解物合成方解石，从而制造身上的保护壳。可是，由于地下水中镁的介入，有些石灰岩可能会发生变化，镁能够将石灰岩中的部分甚至全部方解石矿物转化为白云石矿物，从而形成白云岩。碳酸盐岩用途广泛，它是烧制石灰、水泥的主要原料，也广泛应用于冶炼钢铁、制糖、陶瓷、制碱、玻璃、印刷工业中。

然而，在自然界中，碳酸盐类岩石却经常发生一种奇怪的现象：构成这类岩石成分的碳酸钙在含有二氧化碳的水的作用下，溶解为钙离子和重碳酸根离子而被水带走。所以，碳酸盐类岩石在特定的地质与气候条件下，若在流水浸蚀和沉积、重力崩塌、堆积等各种机械作用下，易产生大小不一的空洞甚至塌陷成坑，或者形成石林、溶洞等优美的自然景观。

这种现象被称为岩溶作用，形成的景观被称为喀斯特景观或岩溶地貌。“喀斯特”一词源于欧洲亚德里亚海东北岸前南斯拉夫境内的石灰岩高原，该地名为喀斯特，那里的岩溶地貌发育得比较典型，于是，人们便用“喀斯特”一词来代表岩溶地貌。

我国是世界上岩溶发育最强烈的国家之一，可溶岩分布面积达356万平方千米，占全部国土面积的1/3还多。值得一提的是，在距今300多年前，我国明代地理学家徐霞客就已经考察过广西、贵州和云南一带的石灰岩地形，探寻了许多地下溶洞，详细记述了各种石灰岩地形的景观。

有的岩溶地貌绚丽多彩，有的地下蕴藏着丰富的水源，有的岩溶洞穴可作厂房和仓库，而有的则会对工程、建筑及采矿造成隐患，如岩溶塌陷，实际上它就是在岩溶作用下形成空洞并在地表发生坍塌的一种地质现象。在已经发生过岩溶塌陷的24个省（直辖市、自治区）中，共有30多个大中城市、420多个县市处于高风险区，主要集中在西南地区，仅广西、云南、贵州、四川和重庆等5个西部省（市、区），已经发生的岩溶塌陷就占到全国的78%，其次为河北、山东、辽宁等省份。

因地质、气候、水文等条件的差异，各地的岩溶作用形成的景观会有很大的不同。如我国云南省路南石林，那里的雨水顺着岩石坡面流动，常常将其溶蚀成沟槽，或者沿着岩石的垂直裂隙流动，将其溶蚀成柱状岩体。广西漓江、阳朔等地区，在地下水溶蚀作用下，产生了一种高大、孤立的石峰，有的成群出现，远望如林，故被称为峰林，同时，这里还分布着大量的串珠状洼地。

然而，并非所有的岩溶漏斗都能称为天坑。我国洞穴研究专家朱学稳研究员在《天坑释义》一文中指出， “天坑”的含义是宽度和深度均大于100米的塌陷漏斗，并由直立的周壁构成陡峭的剖面，而且底部与地下河相连接(或有证据证明地下河道已迁移)。此外, 在观赏方面它还应具有稀有、壮观、雄奇、险峻、生态环境独特和生物多样性等综合属性，与一般的漏斗或洼地具有明显的区别。

近年来，从事洞穴研究工作的国内外学者经过深入考察已经在我国发现数十个天坑，主要分布在重庆、广西、四川和贵州境内，最大的坑口长度和宽度超过了500米，深度超过600米。但一般而言，如果这种地质现象发生在无人居住区，大多不具危害性，若经过合理开发还能成为风景优美的探险和旅游胜地，比如我国重庆奉节小寨天坑群、广西乐业天坑群等都是世界著名的天坑旅游景区。

除了我国之外，在东南亚群岛、欧洲南部的意大利、非洲大陆东南的马达加斯加、北美洲的墨西哥、南美洲的巴西、加勒比海地区的波多黎各等国家和地区也发现了规模巨大的天坑或天坑群。

谈到这里，大家该明白天坑的真相了吧。以后一定要慎用“天坑”一词，如果真的要用，也要先考虑清楚是否应该把双引号牢牢地扣上。