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天坑与竖井怎么分:看口径深度比和底部有无地下河

站在崖边往下看,一个巨大的桶状深坑四壁圈闭,底部隐约有水声;旁边另有一口细深的直洞。多数人把两者都叫天坑,其实前者宽深相当、后者深远大于宽,成因与底部证据也不同。定名先落在口径与深度之比上。

先比口径与深度:口深相当的是天坑,细而深的是竖井

天坑是特大型岩溶负地形,四周陡壁圈闭、平面近圆或椭圆,容积巨大,底部常与地下河相连或堆满崩塌块。竖井是渗流带里近垂直的井状通道,口径小、深度大,多由落水洞沿节理向下溶蚀延伸而成。

现场先量宽深比。天坑口径与深度大致相当,口径与深度之比常在 0.5–2;竖井深度远大于口径,这一比值多不足 0.2。口深相当的是天坑,细而深的是竖井,用测绳与皮尺即可粗判。

再看绝对规模:口径与深度都过百米的是天坑

第二条判据看绝对规模。业内常用的界定把口径与深度均超过 100 米 作为天坑门槛,口径 100–500 米、深 100–600 米 都属常见;竖井口径多 1–30 米,深 30–300 米,崖壁坡度常在 70–90 度。

形态也能佐证。天坑是圈闭的桶状或井状大空间,崖壁成圈、顶部开口远大于底部通道;竖井自上而下看只是个深洞,井壁近直立、断面变化小。口径与深度双双过百米的是天坑,口径数十米以内的是竖井。

最硬的判据是底部崩积堆与地下河通道证据

最硬的判据在底部。天坑底部常有大体积崩积块与崩积锥,块径可达数米至十余米,还可见地下河通道、落水洞遗迹与因圈闭而保留的独立植被;竖井底部多是继续向下的窄通道或少量碎块,没有大规模崩塌堆与地下河厅。

成因证据还能细分。塌陷型天坑的坑壁可见崩塌三角面、坑底崩积堆厚,说明顶板曾整体垮落;侵蚀型天坑由地表水沿落水洞长期下渗溶蚀扩大,坑底更多是溶蚀残余与地下河。本文判断:成规模的崩积堆是塌陷型最直接的证据。

混进来的还有溶蚀漏斗、落水洞与坡立谷

容易混进来的有溶蚀漏斗、落水洞与坡立谷。溶蚀漏斗呈碟状或漏斗状,坡缓、深多不足数十米;落水洞是地表水转入地下的入口,常是竖井的上端,有汇水痕迹;坡立谷是大型封闭盆地,底平坦、有落水洞,却不是井状深坑。

排除它们靠坡形与排水。碟状缓坡、深不足数十米的是漏斗;有地表水流汇入的是落水洞;底平、面积以平方公里计的是坡立谷。四壁陡立圈闭、坑底有崩积与地下河的,才是天坑。

关键数据

下列数值为常见范围,随岩层厚度、地下水位深度与构造条件变化,实测会有出入。100 米 只是常用门槛而非严格界线,定案仍以宽深比与底部证据为主。

  • 天坑口径与深度之比常在 0.5–2,竖井多不足 0.2
  • 常用界定以口径与深度均超过 100 米 为天坑门槛
  • 天坑口径 100–500 米、深 100–600 米 属常见范围
  • 竖井口径 1–30 米,深 30–300 米
  • 天坑与竖井崖壁坡度常达 70–90 度
  • 坑底崩积块径可达数米至十余米,天坑形成常历经 10–100 万年

边界:塌陷型与侵蚀型天坑的底部证据并不一样

两类天坑的底部证据并不一样。塌陷型崩积堆厚、坑壁有崩塌面,侵蚀型则主要靠溶蚀扩大、崩积少,若只按有没有大崩积块判断,会把侵蚀型天坑误归为竖井或漏斗,须结合坑壁与地下河通道一并看。

这套判据适用于厚层碳酸盐岩、地下水位较深的岩溶区。浅覆盖区的小型塌陷、人工采矿竖井与陷落柱,形态上可能接近,却缺少地下河与长期溶蚀证据;被后期崩积填平底部的天坑,宽深比也会失真。

参考文献

  • 《中国岩溶》编辑部.《中国岩溶》(期刊). 中国地质科学院岩溶地质研究所. —— 天坑、竖井与岩溶负地形术语。
  • Jennings J. N. Karst Geomorphology. Blackwell. —— 落水洞、竖井与溶蚀漏斗。
  • Ford D. C., Williams P. W. Karst Geomorphology and Hydrology. —— 渗流带垂直通道与地下河。
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文章名称:天坑与竖井怎么分:看口径深度比和底部有无地下河
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