《漢中天坑群》連載13:漢中天坑群成因類型及發育特徵(中)

二、漢中天坑群的成因類型

漢中天坑群中,起源於地下水流溶蝕崩塌作用的崩塌和起源於地面水流侵蝕作用的沖蝕型天坑均有分佈。崩塌天坑包括伯牛天坑、吊洞天坑、天星巖天坑、觀音洞天坑、雙漩渦天坑、圈子崖天坑等;沖蝕天坑包括西溝洞天坑、觀音天坑、天懸天坑。地洞河天坑則可能同時兼具以上兩種類型。

(一)崩塌天坑——伯牛天坑

伯牛天坑位於小南海臺原面核心區域。坑口整體呈東南高、北西低,而坑底地形則是南高北低,坑底原始地形或崩塌塊石為大量灌叢、腐殖質、碎石粘土所掩蓋。地下河位於天坑北側絕壁之下,由西向東轉向東北向下游穿過。天坑東南側、西南側和西側均有串珠狀落水洞,從落水洞入滲的雨水,或排入地下河,或排入天坑之中。東南側匯聚的水流,則由南向北匯入天坑地下河中。

伯牛天坑為典型的崩塌天坑,天坑的發育經歷三個發育階段,即地下河階段、地下大廳階段(含天窗)、天坑形成階段(圖3-18)。

《漢中天坑群》連載13:漢中天坑群成因類型及發育特徵(中)

1.灰巖入滲點出露和地下河形成階段

小南海臺原面抬升初期,隨著上覆地層被剝蝕,加上地表流水侵蝕下切,某些地方逐漸揭露到灰巖,從而提供了岩溶水入滲溶蝕的邊界。下滲的岩溶水,通過灰巖節理或者斷層,尋找出水邊界,然後一條由入水點和出口點連通的地下河逐漸形成,使得徑流集中運移,從而有了溶蝕搬運的條件。在漏陷化階段,即現伯牛天坑周邊覆蓋層的匯水流入伯牛天坑東南、西南和西側串珠狀的小漏斗或淺窪地中,然後排向大佛洞乾溝方向,形成地下河。隨著漏陷化加強,入滲的露頭越來越多,地表溪流逐漸消失於地下,由西支流和(或)東支流匯入形成的伯牛天坑地下河流越來越大,集中排洩系統的影響範圍擴大、溶蝕增強、搬運能力加大。

2.地下大廳和天窗發育階段

隨著伯牛天坑地下河強烈的溶蝕、侵蝕與搬運的物質越來越多,地下空間逐漸擴大,尤其是在東南支流和西支流匯聚之處,地下河道頂板發生坍塌,崩塌的物質也被地下水溶蝕輸出,使得崩塌空間不斷擴大,最終形成倒置漏斗狀或穹隆狀的地下大廳。而受漏陷化的影響,在大廳西側發育了天井;隨著大廳逐漸擴大併發生頂蝕效應,大廳頂部露出地表而形成天窗。

3.天坑形成階段

隨著地下大廳穹形頂板的逐步崩塌,最終使大廳的腔體露出地表,而後屬於大廳頂板的部分不斷崩塌,平行後退,形成周邊環繞的懸崖峭壁,從而形成天坑。同時西側的天井也露出地表,形成燕子眼天窗(豎井),其西側形成了另一個天井。而後由於東南側的地下河完全為崩塌堵塞,且地表匯水也發生改變,天坑東南側和南側逐漸向天坑退化方向發展。

其他,如吊洞天坑、觀音洞退化天坑、雙漩窩天坑、圈子崖天坑和天懸天坑等的發育演化歷史基本與此類似,除圈子崖天坑外,其他天坑都能找到天坑發育的古地下河蹤跡,或天坑仍然在現代地下河軌跡之上。吊洞天坑是在地下大廳崩塌和大廳地表被剝蝕共同作用下形成的天坑,隨著天坑頂板的進一步崩塌後退,天坑的口徑還會繼續擴大;觀音洞退化天坑,西側為穿洞,北側為流入型穿洞,東側為現代地下河入口。三者明顯地指示著天坑的發育演化歷史:早期一條地下河由西向東,另一條由北向南均匯入天坑所在位置,於是在此便形成大廳,逐漸崩塌形成天坑,甚至天坑南側完全退化;雙漩窩天坑不僅保留有早期地下河軌跡,即天坑中部臺階之上的南側穿洞、北側天生橋和小漩窩天坑,還清晰可見現代地下河對天坑的影響,來自南側暗河天坑的地下河,穿過大漩窩天坑底部,然後向西北穿行。在天懸天坑底部,也能找到零星的地下河軌跡,在其北東側低於坑底50m之處,可見地下河消水之處。

(二)沖蝕天坑——西溝洞天坑

西溝洞天坑是漢中天坑群沖蝕天坑的範例(圖3-19)。天坑的發育經歷了三個發育階段,即地下河階段、豎井階段和天坑形成階段。

1.地下河形成階段

同崩塌天坑類似,沖蝕天坑也是從地下河開始,所不同的是其補給來源可能只有處,即消水洞。隨著上覆地層被剝蝕,某些地方逐漸揭露到灰巖,雨水匯聚形成的水量相對穩定的面流由此入滲,然後通過地下裂隙尋找出水邊界,從而逐漸形成地下河,隨著徑流的集中運移,具備了溶蝕搬運的條件。

2.豎井階段

入滲的地下水流逐步溶蝕、侵蝕,使得管道擴大,伴隨著崩塌形成豎井。與其他沖蝕成因豎井稍有區別的是,其上游有較穩定的匯水區域和水源,其地下管道擴展速率較快。

《漢中天坑群》連載13:漢中天坑群成因類型及發育特徵(中)

3.坑壁崩塌和天坑形成階段

隨著豎井持續發展、擴大,以及其上游的裂點也逐漸後退,從而在下游上方形成了反傾斜的洞頂,當岩層力學強度不足以支撐溶洞頂板時,頂板發生坍塌,崩塌的物質也被髙勢能的流水侵蝕、溶蝕搬運,最終形成天坑。可以預見,隨著西溝天坑的進步發展,尤其是洪水的侵蝕和溶蝕,不論天坑東側坑底的天生橋還是天生橋上方的洞頂都可能崩塌,從而使得天坑進一步擴大。

(三)崩塌、沖蝕兼具天坑——地洞河天坑

地洞河天坑北東南西向長軸518m,北西南東向短軸442m,最大深度340m,為寧強禪家巖天坑群中規模最大,其演化既有崩塌天坑的成因,也有沖蝕天坑的影響(圖3-20)。

《漢中天坑群》連載13:漢中天坑群成因類型及發育特徵(中)

地洞河天坑的演化經歷了至少崩塌天坑的三個發育階段,即地下河階段、地下大廳階段和天坑形成階段。從天坑東北側(圖3-20A處)的峽谷和殘留的天生橋可以看出,這是一段與地洞河發育有關的早期的溶洞系統,當時地下河水由A方向匯入地洞河天坑所在位置,形成溶洞大廳,然後向D方向排洩;而現代地下河的水流是從B方向匯入地洞河天坑,對天坑進行改造,天坑西北側崖壁不斷崩塌後退,然後地下水流向D方向排洩。與此同時,來自C方向的地表水流,在C點以消水洞的方式匯入地洞河天坑所在位置,促進溶洞大廳的形成和擴大。可以從C點及其以北往地洞河天坑方向找到崩塌留下的絕壁和殘存的溶洞邊槽。

《漢中天坑群》連載13:漢中天坑群成因類型及發育特徵(中)

作者簡介:洪增林,甘肅隴西人,1963年1月生,工學博士,陝西省地質調查院黨委書記、院長,陝西省高層次人才,中國自然資源學會常務理事、秦巴分會主任、資源產業專業委員會副主任,西北工業大學、長安大學兼職教授,博士生導師。主持國家、省、市各類科研項目34項,在各類核心學術期刊發表論文80篇,出版專著3部。

下期預告:《漢中天坑群》:成因類型及發育特徵(下)

來源:漢中天坑群s


分享到:


相關文章: