陷坑惊魂

文/马志飞

2011年4月26日，北京丰台区发生惊险一幕：一辆十轮大货车瞬间被马路 “吞噬”，虽车主幸免于难，但遗憾的是，救援方一直未能找到大货车的的踪影，最终不得不将其就地填埋，封补路面。

像这样的地面塌陷已经不再新鲜，地质灾害多发的2010年告诫我们：雨季越临近，我们防灾减灾的任务就越重。

2010年5月，濒临加勒比海的中美洲国家危地马拉的首都危地马拉城遭受热带风暴“阿加莎”的侵袭，暴雨倾盆，洪水肆虐。洪水过后，在潮湿的城市地面上留下了一个直径约20米的巨大深坑，位于街道路口的一幢3层完整建筑坠入该100米深的坑中。

实际上，这在危地马拉城并不是第一次。2007年也曾发生过类似事件。记者称这样的坑洞为天坑，或者是一种自然成因的在世界各地都出现过的陷坑。但是，专家表示，像危地马拉城这样瞬间而成的深坑背后还隐藏着更多的东西。接下就让我们了解一下各种各样的陷坑，以及地球上哪些地方正处于地陷危机之中。

“sinkhole”是什么？

首先，我们需要搞清楚几个概念。

危地马拉城出现这个深坑之后，国外媒体称之为“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岩溶发育，在重力长期作用下，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，在我国桂西地区还常发育一些地下溶洞直通地表的垂直竖井，所以当地称之为“天窗”，它属于岩溶区的一种微地貌。

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。

在一些新闻媒体上，将“sinkhole”一词翻译为“天坑”，其实这是错误的，因为从地质科学的角度来说，“天坑”一词是有专属含义的，现在用它来专指某种特殊的地貌形态。我国从事洞穴科学研究的著名专家朱学稳研究员指出，“天坑”的含义是宽度和深度不小100m的塌陷漏斗，并由直立的周壁而构成陡峭的剖面，由中文音译而来的“Tiankeng”一词也逐渐得到国际学术界的认可，该词语是可充分显示其名称特色的一种喀斯特景观。此外，在观赏方面是否具有稀有、壮观、雄奇、险峻、生境独特和生物多样性等综合属性，也被认为是鉴别天坑与一般漏斗、洼地或竖井的重要标志。近年来，我国已经发现数十个天坑，主要分布在重庆、广西、四川和贵州境内，其中重庆奉节小寨天坑群、广西乐业天坑群、重庆武隆天坑群等都已经成为著名的旅游景区。

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，因此笔者建议可以将其翻译成“陷坑”或“沉洞”，目前并没有统一说法，不论其成因如何，统归于地面塌陷。

地下水的侵蚀

陷坑常常形成于岩溶地区，在这种地方，由于石灰石和石膏等这样的碳酸盐岩容易被流水冲刷带走，易于产生大小不一的空洞和各种形态的岩溶地貌。

在自然界中，石灰岩、大理岩、白云岩等碳酸盐类岩石最容易发生岩溶现象，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条件与气候条件下，并在各种机械作用下如流水侵蚀和沉积、重力崩塌和堆积等，易于产生大小不一的空洞和各种形态的岩溶地形。

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，占全部国土面积的三分之一还多。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（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。

美国也是岩溶发育十分强烈的国家，大约20%的国土处于这样的岩石或土壤覆盖的基岩之上，地面塌陷频发地区包括密苏里州、得克萨斯州、佛罗里达州、阿拉巴马州、肯塔基州、田纳西州和宾夕法尼亚州。

在岩溶作用强烈的地方，长年累月的发展，地下形成的空洞一旦造成顶部岩层坍塌，便会在地表形成坑的形状。虽然陷坑出现在地面，但其形成过程却是始于天空。“水，当它从大气中降落时，自然会携带微量的二氧化碳，”美国密苏里州立大学的地质学家道格·格乌泽说。如此一来，降落的雨水就具有了弱酸性，它透过土壤和地表浅层的沉积物渗入基岩，慢慢地将其溶解，开辟自己的流动通道。

随着这些细小的流动通道不断增大，水流动时就将溶解后的物质带走了。其结果是：因为泥土颗粒和土壤下面的岩石流失而造成地面下沉。这个过程就像是沙漏计时器工作时一样。“由于沙子是从沙漏的颈部流过，你就会看到沙漏上部的沙子在逐渐下降，并开始形成一个锥形，”美国地质调查局科学家詹姆斯·考夫曼解释说。这种锥形或碟形的沉降发生在地面就是一种陷坑。

大多数碟形沉陷都不会成为头条新闻。它们通常形成的非常缓慢，可以是数百年甚至数千年，没有人会注意到地面这么微弱的下沉。令我们惊讶并感到恐慌的是，当巨大的陷坑出现时，它没有给我们任何预兆，就这么突然一下子成了个大窟窿！

这样的瞬间塌陷真是让人大跌眼镜，虽然其最初的成因和碟形沉陷是一样的，都是地下水开辟自己的流动通道时搬运走了溶解掉的岩石。不过，仔细想想我们就会发现，这里面存在一个问题：堵塞。格乌泽说，这就好比是你剪开一带巧克力豆然后往外倒。“经常发生这样的事，所有的巧克力豆都挤在了袋子的出口，一个也跑不出来。”同样道理，地下水携带的泥沙颗粒也会被卡住。

然而,水还是能够透过被卡住的泥沙继续向下流动,而这些泥沙颗粒就像是成了一座“桥梁”，托住上面的物质。如此这般发展下去，突然某一天，“桥梁”坍塌了，连同它上面的一切物质。2007年在密苏里州的尼萨市就发生过一起这样的事情，当时一家住户能够容纳两辆汽车的车库陷落于23米深的大坑中！

在美国佛罗里达州有一个异常巨大的塌陷坑，有人称之为“全世界最奇特的天坑”，虽然这不是真正的天坑，但它确实是自然形成的，从空中俯瞰，它就像是被炸弹炸出来的一样。1981年，在佛罗里达州温特帕克市的一个公共游泳池下面，出现了这个惊人的陷坑，据据格乌泽介绍，水可能通过游泳池底的小裂缝渗入下面的土壤，然后侵蚀下面的固体石灰岩层。

人类造成的塌陷坑

危地马拉城的塌陷坑不是自然形成，而是由于人类活动造成的。这里的土地不是岩溶区，而是由松散的火山岩石颗粒即火山灰组成的。“这种东西恐怕是最容易被侵蚀的沉积物了，”考夫曼说，危地马拉城的下水道和排水管泄漏结果导致在火山灰沉积层里形成了巨大的空洞。最终，在地表显露出来。

有些专家认为像危地马拉城这样的非自然过程形成的塌陷应该称为“管道特征坑”，而不应叫“陷坑”。由于水管漏水通常是罪魁祸首，这些洞穴世界各地的城市中很常见。例如，2003年，葡萄牙首都里斯本市的一辆巴士就在一个这样的坑里栽了跟头。

每个城市的地下几乎都布满了错综复杂的电力线、通信光缆、天然气管道、自来水管道、污水管道等，它们被埋设在人工开挖的沟槽之内，如果施工后回填不密实，地下松散土体就会逐渐被流水冲走，形成地下空洞甚至地面塌陷。如新疆乌鲁木齐市红山东路2008年地下热力管网的建设，由于回填不实结果造成了1300米路面整体塌陷。此外，许多长期运行年久失修的地下水管，如果发生了腐蚀、渗漏或者爆裂，水体不断渗入土层中，从而造成灾祸。2010年的最后一天，上海市杨浦区市光路近白城路一处人行道路面突然发生塌陷，在人行道中央一个出现一条长约6米、最宽处超过1米的裂口，最深处近半米，下方为自来水管道。据目击者称，塌陷发生时自来水正不断往外涌。

在地下进行地铁或隧道施工时，也会扰动原有的地下土层，使地下土体形成某些空洞、疏松带、松散区等不稳定空间，在外界因素如地震、水体等诱发作用下会不断坍塌，使得地下不稳定空间逐渐向地表扩大，最终导致地面塌陷。这样的事情时有发生，北京、上海、南京、广州等都发生过类似事故。甚至在公路上，大量的车辆长期扰动地下土层，也时常出现大小不一的塌陷坑洞。据报道，2011年1月2日上午11时，重庆省道103线108公里+200米处，一段约70米长的公路整体塌陷，断口最深处达3米。事发当时，正好有两辆汽车车驶进该路段，不幸被困塌陷区，幸亏拯救及时，未有伤亡。

采空塌陷广泛分布于我国各地的矿山及其周围地区，其中又以煤矿采空塌陷最为突出。据不完全统计，在全国20个省区内，共发生采空塌陷180处以上，塌陷面积超过1000平方千米。全国发生采空塌陷灾害的矿业城市近40个，其中严重者有25个，如山西大同、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。

2010年12月23日，江西省会昌县周田镇新圩村一块农田开始发生地面塌陷事件，截至25日11时许，最大塌陷坑直径已达50米。84户457名村民紧急转移，未造成人员伤亡。后经专家勘查初步认为该塌陷是由于盐矿采空所致。

更为蹊跷的事情莫过于最近发生在陕西榆林的一次地震事件。2010年12月28日23时18分16秒，陕西省榆林市神木县发生里氏3.0级地震，说出来或许还有很多人不相信，经过调查发现，此次地震竟然是地面塌陷引发的！真是出人意料，一次塌陷竟然具有如此惊人的威力！我们都知道，引起地震的原因有很多，包括地下深处岩层错动或破裂、火山作用、水库蓄水、油田注水等，而因为地下矿井顶部塌陷引起的地震却不多见。但在榆林一带，这并不是什么新鲜事儿，只不过这样的地震震级多在里氏2.0～3.5之间，危害并不大，当地人民早已经习以为常了。陕西省榆林市素有“中国科威特”之美誉。因为这里埋藏着丰富的煤炭和油气资源，据称全市各类矿产潜在价值超过46万亿元，如果平均下来，那么每个榆林人竟坐拥1300万元的地下财富。然而，近年来煤矿发展与城市发展的矛盾却日益突出，因为规划中的城市中心城区近一半面积都与煤矿矿区重叠，若不开采人们心有不甘；若要开采，则半座城市都将被掏空，如此两难的境地，实在是令人纠结啊！

各种塌陷的共同点

尽管成因不同，但所有的塌陷都有共同点。“这一切都归结为同一件事情：水搬运了沉积物，” 考夫曼说。这意味着，任何改变水的流动的行为都能造成“管道特征坑”或者加速塌陷坑的发展。采矿抽排地下水或为城市生活供水也能导致地面塌陷。虽然说岩溶塌陷的形成基础是自然条件，但人类活动通常是灾害发生的诱因，大多数岩溶塌陷均与人类活动有关。有数据显示，在已经发生的岩溶塌陷灾害中，约70%为人类活动诱发，主要表现为抽排地下水、拦蓄地表水、铁路工程施工等，所以这种灾害往往发生在人类活动强、人口密度大的城市里、矿山或交通干线上。如1993年广西柳州地区黎湛线铁路的岩溶塌陷竟造成了车辆颠覆的严重后果。

人类活动引起的塌陷几乎可以发生在任何地方，但自然成因的塌陷不可能发生于岩溶区以外的地方，而且通常造成的影响也小得不足以引起关注。“统计数据表明，在你站的那个地方，形成塌陷坑的机率是非常、非常小的，”考夫曼说。不过，这种机率在某一个区域（比如一个国家）范围内，却要高得多。