汉中天坑群又有新发现新认识

2018-05-14 177 0

  2016年5月,陕西汉中天坑群被发现引起了社会的广泛关注,随后中国地质调查局岩溶地质研究所与陕西省地调院开展天坑和洞穴普查,发现典型的天坑和漏斗54个。然而,对于天坑发育的地质和水文地质背景,天坑群和洞穴群的发育演化历史仍处于初步阶段。为了更好地保护和利用汉中天坑群地质遗迹资源,中国地质调查局于2018年下达了“陕中南岩溶区水文地质环境地质调查”项目,由岩溶所承担,且作为“全球岩溶动力系统资源环境效应”国际大科学计划的组成部分。2018年4月28日-5月9日,岩溶所通过自然资源部第四次邀请捷克科学院地质所和捷克洞穴协会的探险家协助开展汉中南郑洞穴调查;同时,岩溶所组织了精兵强将开展了区域地质、水文地质、地下水示踪、洞穴年龄、第四纪古环境等方面的调查与研究。
  从发现到科学研究
  此次科考新发现洞道15.3公里,包括天星岩新发现洞道6224米;伯牛坑新发现洞道407米;小南海观音洞新发现洞道1036米,它是大佛洞主要的地下河排泄系统;吊洞新发现洞道584米;新发现大佛洞支洞5547米,探测西沟洞1442米。大佛洞地下河系统新发现洞道超过1公里,并与多个洞穴大厅相连,说明大佛洞洞穴系统发育期次之多,规模之大超于早期认知。
  系统的样品采集:收集水样26个,并进行了现场PH、电导率、HCO3-等参数的测试,详细指标待实验室测试。采集重沙样品5件,其中洞内3件,地表样2件,这为揭示洞内砾石来源和地下水运移途径提供了科学依据;采集岩石标本8件和草测地质剖面4条,以揭示南郑台原地区的天坑、洞穴发育的构造、岩性的控制作用,分析天坑洞穴的成因规律;采集宇生核素石英样品8件以测定洞内石英的埋藏年龄和洞口的曝露年龄,推理洞穴发育时间和崩塌时间;采集洞穴石笋4根,分析了南郑地区末次冰期DO18事件的区域特殊性,是南半球驱动的特殊响应。
  水文示踪试验和现场监测:于伯牛坑投放荧光素钠示踪剂,并于大佛洞地下河出口、观音洞、白水洞、龙王庙洞进行了样品的接收,实验结果将揭示南郑台原地区洞穴系统的排泄途径和地下分水岭情况,是揭示岩溶洞穴、天坑发育的又一证据。
  科普宣传工作有较大提升:不仅邀请了国内外顶尖的洞穴调查和研究队伍进行实地考察和探测,同时邀请了中央电视台进行现场直播,中国矿业报记者跟踪报道,提升了公众对于地质奇观的认识。同时,为了号召广大的洞穴爱好者投身地质调查事业中,扩大地质科普的领域,岩溶所专门委派客座教授Philip John Rosell博士对汉中洞穴探险队的7名成员进行了钉攀、SRT技术的培训,并对如何通过水体参数、风向分析、沉积物展布发现新洞道进行了现场教学,为以后汉中市洞穴调查培养了新生力量。
  取得三个方面的新成果
  此次科考发现了陕西最大的溶洞大厅,区域地质调查揭示了地下分水岭成因和天坑演化地貌背景研究认识取得突破。
  2016年5月,第一次中国-捷克联合天坑科考队在汉中市南郑区小南海岩溶台原面西北侧干河沟村发现了天星岩,当时对天星岩2个消水洞和天星岩漏斗进行了探测,调查洞穴长度157米,以为它是一个季节性的消水洞。今年5月1日,探险队再次对消水洞进行勘察,发现-150米深处的地下河峡谷,沿地下峡谷1.7公里后,在丁字洞道交叉处发现主洞道,主洞道高大宽敞,沿主洞道行进3.5公里后,发现了长300余米,宽度100米的溶洞大厅,是汉中天坑群发育的最直接证据。而且主洞道仍在延伸…,根据区域地质情况推测,有可能是陕西最大洞穴系统。
  在天星岩探测过程中,探险队发现,洞穴走向完成了一个360度的大拐弯,最后向西北侧的白水洞排泄;而在同纬度的小南海岩溶台原面东北侧却是小南海地下河出口。二者间地下分水岭在哪里?岩溶所吕勇教授在经过仔细踏勘后,认为导致天星岩地下河和小南海地下河分水岭的原因是宽缓褶皱的背斜部位,更重要的是石灰岩众多硅质条带夹层的隔水作用,这个认识也解释了天星岩洞道东侧硅质条带上发育的众多瀑布的机理。
  过去在进行天坑演化历史的研究中,关注更多的是洞穴沉积物埋藏年龄研究,寻找洞穴古河流堆积物中的石英颗粒。而此次对大佛洞对岸罗汉洞的古地下河沉积物中石英颗粒的研究,转变为对石英暴露年龄的研究,这样一来,就从单纯洞穴演化历史的研究转变为对整个区域环境演化的研究。
  此次中捷联合科考历经12天,取得了丰硕的成果。下一步,岩溶所将在中国地质调查局的指导下,继续投入大量人力、物力完成“陕中南岩溶区水文地质环境地质调查”项目,为汉中天坑群走向世界提供科学价值,用事实、用科学数据证实汉中天坑群的价值,从推理、推测到实验科学,提升岩溶地貌学、岩溶水文地质学的社会应用价值。

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