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地质探险!汉中天坑群究竟有多大?

目前,地球上发现并确认的天坑有130多个,我国有90多个。在汉中,就有49个之多!汉中天坑是世界上罕见的超大天坑群遗址,以其数量多、纬度高而闻名于世。小游带您感受汉中天坑群的规模之…

目前,地球上发现并确认的天坑有130多个,我国有90多个。在汉中,就有49个之多!汉中天坑是世界上罕见的超大天坑群遗址,以其数量多、纬度高而闻名于世。小游带您感受汉中天坑群的规模之大及其成因与发育特征。

汉中天坑群区域的地质遗迹主要有基础地质及地貌景观两大类,包括褶皱与变形、断裂、古生物群化石、岩溶地貌、河流(景观带)、湖泊、湿地、泉、瀑布、峡谷及地缝等10 个亚类的地质遗迹。其中共发现天坑54处、溶洞316处、竖井23处、漏斗25处、其他地质遗迹109处。

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天悬天坑俯视图

01

汉中天坑群的区域密度有多大?

汉中天坑群地质遗迹资源主要分布于宁强禅家岩、南郑小南海、西乡骆家坝和镇巴三元4个天坑群区域。

宁强禅家岩天坑群

区内共发现天坑5处、竖井9处、溶洞104处、其他42处,分布于禅家岩、毛坝河、二郎坝、巴山、大安、阳平关等乡镇。天坑分布密度为四大天坑群里最小一处,虽然该区域天坑分布密度较小,却有着被法国探险家让·波塔西以及袁道先院士誉为世界最美天坑的地洞河天坑,是汉中天坑群中两个超级天坑之一。

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宁强禅家岩天坑群岩溶台原区天坑密度图

南郑小南海天坑群

区内已发现天坑23处、竖井6处、溶洞97处、漏斗25处、其他地质遗迹25处,分布于小南海镇及黎坪国家地质公园范围内。分布密度最大的区域是在大垭岩溶台原上北东—南西向2.2km,北西—南东向1.4km,约3km2的岩溶区内,该岩溶区超越全球所有天坑群区域分布密度,成为当之无愧的世界上天坑分布最为密集的区域。

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南郑小南海天坑群——大垭岩溶台原区天坑分布密度图

西乡骆家坝天坑群

区内共已发现天坑7处、溶洞26处、竖井4处、其他14处。其中6个分布于细辛坝岩溶台原面上,其天坑分布密度达到了惊人的6处/10km2,是汉中天坑群中天坑分布密度第二大的区域。

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西乡骆家坝天坑群——细辛坝岩溶台原区天坑分布密度图

镇巴三元天坑群

区内已发现天坑19处、溶洞89处、竖井4处、其他地质遗迹28处。其中三元镇双河村附近东西长4km、南北宽5.5km,约22km2的岩溶台原区就集中分布有天坑9个,分布密度达4个/10km2。亦为目前世界已知天坑群中分布密度较大的区域。

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镇巴三元天坑群——双河村岩溶台原区天坑分布密度图

02

汉中天坑群规模有多大?

直径规模

汉中天坑群中有2个属超级天坑,约占世界已知27个超级天坑的4%;大型天坑7个,占13%;常规天坑45个,约占 83%。另有23处直径小于100m的漏斗或竖井等,表明汉中天坑群内以大型天坑和常规天坑为主,两者共占96%。

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深度规模

已调查的54处天坑中,最大深度不足100m者有28个,占总数的52%, 超过100m者为26个,占总数的48%, 其中介于100~200m者17个,占总数的31.5%,200~300m者4个,占总数的7.5%,而大于300m者5个,占总数的9%。位于镇巴县三元镇双河村的圈子崖超级天坑以最大深度380m位居汉中天坑群各天坑深度之首,天坑群中绝大多数天坑平均深度与最大深度大致呈正相关。

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坑口投影面积规模

汉中天坑群已发现调查的54处天坑中,口部投影面积小于5000m2的有11处,占比20%。5000~10000m2的有16处,占比30%。10000~50000m2的天坑有21处,占比39%。大于50000m2者有6个(地洞河天坑、禅家岩天生桥天坑、白崖天坑、暗河天坑、圈子崖天坑、消洞天坑),占比11%。

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03

汉中天坑群的形态特征如何?

平面形态

天坑平面形态与形成天坑之初的地下河大厅形态有较大关系,因为绝大多数天坑是由地下河大厅崩塌而来,而地下河大厅又是沿着断裂或者若干组节理发育的岩石薄弱带形成,加之后期天坑所遭受的构造应力作用不同,使得天坑平面形态呈现浑圆、类椭圆、不规则多边形等多种样式。

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典型天坑平面形态示意图

剖面形态

剖面形态主要由坑壁和坑底的形态共同控制。根据天坑的发育演化阶段所对应的天坑剖面形态,有瓮状型,即青年期天坑,刚刚度过天窗期,仍处在崩塌扩容阶段;直筒型,即中年期天坑,形态成熟、稳定,保持着典型的天坑形态;漏斗型,即老年期、消亡期天坑,地下河萎缩直至消亡,天坑坑壁不断后退呈现漏斗化;阶梯型,即由多期次崩塌造成。

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典型天坑剖面形态示意图

04

天坑的成因基本类型有哪些?

就国内外目前的研究结果来看,天坑有两种成因类型,即起源于地下水流溶蚀崩塌作用的崩塌型和起源于地面水流冲蚀、侵蚀作用的冲蚀型。就其分布与常见性来说,以崩塌天坑占绝对优势,冲蚀天坑则较为罕见。汉中天坑群也主要是由这两种成因类型形成的。

崩塌天坑

是指可溶性岩层的被溶蚀侵蚀集中发生在地下深处,大量的物质为强大的地下水动力系统(主要是地下河道)所输出。在特殊的地质与水文地质条件下,地下渐进式的崩塌及塌陷物的被溶蚀作用持续而不止,直至整个地下空间出露地表而形成。崩塌天坑形成过程受构造运动由较强→趋弱→平稳的宏观控制,经历三个阶段,即地下河溶洞大厅阶段、地下大厅形成与崩塌阶段和天坑形成与后期改造阶段。

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崩塌天坑发育演化三大阶段

冲蚀天坑

分布极少,天坑外围缺少典型的例如峰丛洼地等岩溶地貌,坑口地形较低并位于地面沟壑下游的末端;峭壁上有悬挂的瀑布,或瀑布水流的冲蚀痕迹和灰华垂帘等;天坑是自地表向地下深处逐步发育的,物理冲蚀作用的“凿井效应”与地下水道的溶蚀与输出功能相辅相成,共同导致冲蚀天坑的形成和发展。

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地洞河天坑坑壁

05

汉中天坑群的发育特征有哪些?

天坑发育地层

汉中天坑群与我国南方天坑群多发育在古老而坚硬的碳酸盐岩地层中。即便是同样发育在二叠纪地层中,但大石围天坑群发育在较纯且沉积厚度较大的栖霞组和茅口组灰岩中,汉中天坑群却发育在含有大量相对隔水层(硅质条带)的吴家坪组、阳新组灰岩中,发育难度更大。可就是这些看似阻碍天坑发育的细小隔水层,却造就了汉中天坑不同于其他地区天坑所特有的优美天坑瀑布。

九重台瀑布

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天坑发育地貌

汉中天坑群中各天坑发育地形地貌极为多样,山顶、山脊峰坡、峰丛洼地、台原近平原缓丘、溶蚀洼地、山脚沟谷、宽谷干沟等均有分布。区内大部分天坑切割上述地貌,并且形态保存相对完好,同时各天坑群区域受新构造运动间歇式隆升,在抬升幅度上可能存在差异。

天坑垂向分布特征

汉中天坑大致分布于4个高程段:500~1000m的有2个,即位于南郑小南海天坑群中的吊洞天坑、西沟洞天坑;1000~1500m的有24个,全区皆有分布;1500~2000m的有24个,除宁强禅家岩天坑群外,其他3个天坑群皆有分布;2000~2500m的有4个,均分布在镇巴三元天坑群中。西乡骆家坝天坑群平均高度最高1761m,南郑小南海天坑群高差最大(大门洞天坑与西沟洞天坑高差1422m),宁强禅家岩天坑群除毛家坝天坑靠近陕川界海拔较高外,其余高度最为平均(1064~1299m),镇巴三元天坑群中各天坑高程间隔在0~100m左右,且分布有世界上海拔最高的超级天坑—圈子崖天坑(1939m)。

汉中天坑群不仅带给人们巨大的科考价值、大自然精雕细琢的地质之美,还有其庞大的规模展示出的雄浑壮阔,俯视之下,郁郁葱葱的林丛百鸟间,一个个大小不一、形状各异的天坑尽收眼底,着实为汉中这片沃土增姿添彩。

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来源:三秦地质,汉中旅游

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