在广袤神奇的地球家园中,古老的三秦大地经历新元古代的风风雨雨,远古地壳在剥蚀中改变着自己的形态,时而成陆、时而浅海,亿万年的寒暑交替,弹指而过,生命的演进环境在这里达到最佳,大自然终于雕塑而成串串神秘莫测、震撼心灵的瑰丽珠宝,这是大自然给予陕西最好的礼物。北纬32°到33°间,这条神秘的纬度线上,分布着怎样令人神往的“大地史书”?翻开地壳中那一片片化石“书签”,将揭开哪些大自然神秘的面纱?天坑作为神秘的地理现象一直吸引着无数的人去探究其奥秘。,奔赴大巴山脉的镇巴三元天坑群探险,将为你呈现数亿年的地质演变,带你揭秘那久远的故事……

早在3.58亿年（石炭纪）前,现今陕西省境内总体处于一个相对稳定的地质演化时期。以秦岭古陆为界,北边（包括西安、延安、榆林）属于大型内陆盆地,南边（包括汉中、安康和商洛地区）属于海洋底部的盆地（晚泥盆世海盆）,仅现在的留坝县、佛坪县等地局部有一些岛屿。

距今2.98亿年（二叠纪）时,秦岭古陆南部的扬子地块区海盆范围缩小,海水已萎缩到今天的太白县—柞水县—山阳县一线以南地带,但宁强县—佛坪县—南郑县部分地区仍在水面以上。这个时期在扬子地块的广大地区,宁强—镇巴一线,由于海水向南萎缩,水体动力变弱,沉积了一套生物碎屑灰岩,有大量的珊瑚、腕足类化石。同时由于海水的动荡,在灰岩沉积之前,不均匀沉积了少量的页岩、黏土岩,在镇巴一带沉积了大量的石煤。2.79亿年（中—晚二叠世）时期,在现今宁强县、城固县一带,沉积了一套以含燧石石灰岩为主的巨厚碳层酸盐岩巨厚层碳酸盐层, 奠定了汉中地区以天坑为主的岩溶地貌发育的物质基础,同样由于海水的深浅不同,在西乡县、镇巴县一带,这些碳酸盐岩沉积之前有少量的黑色页岩沉积。

2.52亿年前（三叠纪）,今陕西省的地理格局总体上并无显著变化。这个时期海水不断地萎缩,但也在汉江南岸沉积了一套碳酸盐岩,局部夹有白云岩,在镇巴一带还有少量的页岩和煤线。到2.47亿年前（中三叠世）,仅在镇巴县以西地区断续接受了一些不纯的灰岩沉积。2.35亿年前,晚三叠世开始,海水基本全部退出陕西省,省内全部地区开始隆起成为陆地接受陆相沉积。越过这一时期（即印支运动以后）,直到中生代燕山运动期的构造活动,初步奠定我国地势上下起伏的现代地貌,随之进入了一个波澜壮阔的造山地质历史时期。这一时期在地球演化历史中与人类生存环境最为密切,即喜马拉雅时期,该运动使得我国现代地貌基本形成,影响深远的我国三大地貌阶梯以及黄河、长江两大水系全面形成,并在此基础上孕育了光辉灿烂的人类文明。

在距今5 500万年时,印度板块由南向北俯冲,在包括中国北方在内的欧亚板块之下,印度板块向北东方向挤压,喜马拉雅山和青藏高原整体开始缓慢抬升。在这一时期之前,地球表面的年均温度比当今高出20℃左右,之后持续下降。到了大约1 500万年前的中新世,青藏高原加速向北和北东方向运动,不仅导致喜马拉雅山和青藏高原加剧抬升,而且使得汉中西南部的松潘甘孜造山带（今四川西北部一带）和摩天岭地块（今四川、甘肃、陕西三省接壤处）呈楔状向北东挤压。这一时期,温度持续下降,地形比今天起伏小,开始有了距今最久远的人类活动。到距今360万年时,秦岭再度强烈隆升,热带气候不断南移,我国的元谋人出现了（距今170万年）。约在距今80万年时,中国三大地貌阶梯形成,青藏高原构成西南湿润季风北上的屏障,秦岭以南则为寒温带气候。10余万年以来,全球气候经历了严寒酷冷,转入了全面温暖时期,这是镇巴三元天坑群乃至整个汉中天坑群岩溶地貌发育的高峰期。秦岭的隆升、剥蚀作用,在南北两侧沉积了大量的松散堆积物。这些沉积物厚度一般为10~200米,最厚可达数千米,持续沉积形成了今天土地肥沃的汾渭盆地和汉中盆地。

陕西汉中大巴山连绵山脉之中,隐藏着4个规模超大的天坑群。这其中的镇巴县域内,有一处宛如巨大脚印的世界级超大型天坑——圈子崖天坑,洞群相互连接,地下暗河涌流,原始森林茂密,它是迄今为止全球海拔最高、中国北方最大的超级天坑;同时隐藏着另一处被誉为形态最典型的天坑——天悬天坑, 因其形似心型又被称为“最美心型天坑”。

其中圈子崖天坑自坑顶而下,悬崖峭壁雄伟壮观,谷地碧叶草青,幽静非常。那么,它为何不同于常规天坑,而发育在山脊之上?究竟发生着怎样的成长故事?

天坑是经2亿~3亿年形成的海相碳酸盐岩在地下河长期冲刷下形成洞穴后崩塌而成的。由于秦岭南部发生了剧烈的构造运动,大部分地区海水退出后形成陆地。那时地形还比较平缓,山川起伏没有今天这么大。直到巴山弧形断裂出现,镇巴县三元镇一带的二叠系、三叠系碳酸盐岩受构造影响,小型断裂和褶皱变形非常强烈,使得碳酸盐岩中有了密集发育的裂隙。直到有一天,覆盖在这些碳酸盐岩之上的其他岩石被剥蚀之后,雨水沿着这些碳酸盐岩中的裂隙不断下渗、溶蚀,并在地下沿着碳酸盐岩的层理面不断扩容溶蚀,先期形成神秘的洞穴与地下暗河、河水在一些不易冲蚀、新的地段向洞穴顶部形成漩涡式的冲蚀,这个地段相对应的地表若有足够的汇水优势,上下溶蚀和冲蚀而最终贯通地表,形成垂直管道,当这个管道口径大于100米的时候,便称其为“天坑”。

地表岩石不断地风化、剥蚀、搬运,加上构造抬升的作用,过去的山脊成为新的低洼地段,而低洼的地段逐渐成为高地,水往低处流,并寻找着新的汇水区域。圈子崖天坑也就失去了汇水的优势,没有了水的溶蚀,天坑周壁崩塌的岩石不能被地下河搬运走,就堆砌在坑底,并盖在地下河道的上方。久而久之,这些散落坑底的岩石由于缺少雨水的滋润,逐渐风化成松散的堆积物。坑底郁郁葱葱的原始森林是天然生成的生物圈,生态保护完好,成为奇花异草、珍稀动物的天堂,一派世外桃源的景象！现在的圈子崖天坑已经进入了衰老期,再过数万年或数十万年可能就消失了。

天悬天坑的成长不同于圈子崖天坑。最大的区别在于,前者底部有一条过境式的地下暗河,后者则是起源式的地下暗河。天悬天坑在形成之初,也是处于这一地区较低的汇水地段,雨水沿着岩石中的裂隙,不断地侵蚀、溶蚀,天坑的空间被逐渐扩大,当雨水量减少或者裂隙里被大量冲蚀后的物质堵塞时,雨水垂直侵蚀的动力便减弱了,这时雨水就会不断向天坑四周漩涡式地溶蚀,使得天悬天坑成为现在较为典型的“瓮状”天坑。在剧烈的构造抬升、剥蚀作用下,天悬天坑现今只有南西侧仍接受雨水的侵蚀,雨水沿着天坑外围的碳酸盐岩裂隙向下渗透,但其水动力条件极弱,遇到较难溶蚀的含泥质碳酸盐岩,就顺着岩石层理流出,形成现在从坑底仰视时的瀑布。

天坑发育的地区都有着很多岩溶洼地,又名溶蚀洼地,也就是天坑中提的低洼地段,它是岩溶区一种极为常见的封闭状负地形地貌,底部一般较为平坦,覆盖有较多的松散堆积物,常种植有农作物或者成为天然的养殖场。洼地的四周不像天坑那样有着陡峭的崖壁,往往坡度较缓,底部也有落水洞存在。一般的洼地呈圆状,也有受构造的控制呈长条状,汉江南岸很多村镇就坐落在这些洼地之中。

在镇巴三元镇的双河村就有这么一个神奇的洼地,里面蓄满了雨水,当地人称其为“天池”。它是怎么形成的呢?在这个地区,岩石是二叠纪的碳酸盐岩,厚度大,产状平缓,纯度高,易于溶蚀;在充分的降雨条件下,雨水汇聚后在相对较低的地段先期形成小水塘,并沿着岩石的裂隙垂直下渗,形成一个个落水洞。早期的雨水不断汇聚、下渗,下渗的速度除了取决于岩石裂隙的大小、多少之外,还取决于地下暗河的发育程度。当这些雨水渗透到一定阶段,其携带的溶蚀物质包括泥土、砂土、植被等等堵塞了岩石裂隙及落水洞。当雨水汇聚量大于渗透量时,就形成了湖泊。湖泊的水量到达一定规模,产生的压力就会冲散堵塞物,水继续垂直渗流或流向地下暗河又或者沿着周围岩石的层理顺层渗透。雨水下渗—淤泥堵塞—雨水下渗的过程周而复始,逐渐形成一个相对的平衡状态,于是在海拔2 000多米的高山之巅形成这样一处高山湖泊——天池,因其形态恰似月牙状,周边又有多个小规模的水塘存在,便称为“星月湖”。这是一个相对独立的湖泊生态系统,至今生长有甲鱼、草鱼等。

现在的星月湖在20世纪90年代,由于水量增多,过大的压力使得堵塞的淤泥被冲散,湖水一度干枯。从现有的湖水退却痕迹推断,当时的湖面要比今天所看到的湖泊规模要大得多。

星月湖的北侧,有一座由“护城河”守护的美丽“城堡"。远远望去,星月湖仿佛是城堡的护城河。由一系列小型洼地组成,四周岩石较为陡峭,类似一个又一个多达40余个水桶状的地貌组成。

在洼地的陡壁上,发育有壮观的如刀脊状的石柱,这些石柱高20~30米,间窄处仅容一人通行,宽处可达数十米,平均距离10~30米,组成了汉中天坑群中分布面积最大、海拔最高（2 138米）的石林地貌区。构成石柱的岩石是二叠系吴家坪组深灰色含燧石生物碎屑灰岩,岩石产状平缓,受构造运动的影响,岩石在垂直方向上产生了两组不同方向的裂隙（节理）,在平面上将岩石分割成了网格状,类似一块豆腐被东一刀西一刀地切开了。这个时候,雨水裹挟着一些微生物沿着裂隙逐渐向下溶蚀,在风化作用和成土作用下,雨水对岩石表面的溶蚀以及土壤和微生物对岩石内部的溶蚀（土下溶蚀）,使得岩石中的裂隙逐渐加深加宽。这些已经裂开来的岩石逐渐分割,高度也随之增加。在周而复始的溶蚀—分割—溶蚀作用下,加之这一地区地壳间歇性缓慢的抬升,溶蚀作用不断向深部发展。长期的溶蚀使岩溶地下水水位不断变化,一个个石柱逐渐分离出来,多种物理和化学作用的相互交叉,形成了独具特色的剑状或刀脊状岩溶地貌,它们组合在一起,就形成了石林。

由于石林区规模庞大,石柱发育数量众多,进入城堡如迷宫般,带领我们穿梭时光的缝隙,零距离体验神秘之美。仰望石柱犹如一个个威武的战士站立在城墙之上,守护着这片净土,令人震撼不已！故又称其为“巴山林罗城”。

在岩溶发育地段,很难看见河流或者小溪。然而,在一些天坑的坑壁、坑底或者一些陡崖、洼地上却发现了瀑布或者泉水。这些水是从哪里来的,又怎么流出来的?让我们从风洞讲起……

在岩溶地区,可溶岩由于构造运动,产生了许许多多裂隙,雨水很难在地表汇聚形成溪流或者河流,绝大部分的雨水都沿着裂隙渗到了地下,当碰到诸如砂岩、泥岩类不易溶蚀的岩石或者可溶岩内部的硅质岩形成的隔水层,水就会顺着层理面寻找出口。一般情况下,当水量增大时,水的溶蚀、侵蚀作用越来越强,会在地下形成一系列的管道。由于重力的崩塌作用,这些管道会越来越大。有些地段受岩石构造的作用,会形成一个个规模庞大的洞穴大厅。大部分管道会相对平直,人可弯腰或直行进入。管道内通常会被崩塌沉积物、水、冰所充填。例如,就像镇巴县三元镇双河村的风洞,上层洞穴基本全被崩塌的巨砾或钟乳石所充填,下层洞穴则是一条地下暗河,奔流不息。这些雨水渗入洞穴里形成的地下暗河如果从断崖中流出,就形成了跌水、悬挂泉（俗称瀑布）;如果受压力的影响从落水洞或竖井溢出,就成为泉。当然,其大部分都会从可溶岩与非可溶岩接触部位的某一个洞口流出,比如镇巴县三元镇方家营村的金猪洞,成为地下暗河的出口,往往成为当地村民重要的水源地或者建设水利发电设施。

在洞穴里,由于光线微弱,空间相对封闭,生态环境相对特殊,因此生长有一些特殊的动植物,例如苔藓、藻类、洞穴鱼、洞螈、蜘蛛、马陆、蚯蚓、蝾螈、蝙蝠,等等。洞穴里景观价值最高的当属形态各异的钟乳石了。它们又是怎么形成的呢?有着怎样的科学意义?下一个故事将细细道来……

洞穴里面形形色色的钟乳石,勾画大自然的美丽画卷,美得让人们惊叹,这些钟乳石不仅是漂亮的景观,还蕴藏着许多“秘密”……

当碳酸盐岩地区的洞穴廊道初步形成时,洞穴不断被溶蚀扩大,饱含着二氧化碳的水通过洞顶的裂隙滴下或者流下来时,这些碳酸盐岩与水发生了化学作用,会生成溶解性较大的碳酸氢钙,这些溶有碳酸氢钙的水因洞穴温度较高,水分蒸发或者洞内压强会突然变小时,溶解在水里的碳酸氢钙就会分解,二氧化碳进一步扩散,剩余的碳酸钙沉淀下来就形成了各式各样的钟乳石。当这些碳酸钙在洞顶沉积时就形成了石钟乳,在洞底的碳酸钙沉积物形如竹笋出土,称为石笋,当石笋和钟乳石长在了一起就成为石柱（也称为灵芝柱）,还有一些特殊的如鹅管、石田、石坝、流石、石珍珠、石花,等等。

这些钟乳石的形状受严苛的洞穴气候环境以及流水的物理、化学特征及地下河水的水文特征等因素限制,例如在适宜的环境下,如果滴（流）水的速度合适,矿物质含量均匀,一般就会形成长达数米,甚至数十米高粗细均匀的钟乳石,速度过慢会形成流石,稍快就会形成石笋,若风速过大就会形成卷曲石,等等。一般的钟乳石的颜色是奶白色的,若水中含有铁锰质等化学成分时,也会呈现出淡黄色、黄色等。

研究人员还发现,这些钟乳石每百年才长高1厘米,1万年的时间也就长高1米左右。它们的成长离不开滴水,而每一滴水都携带着当时的气候信息,把这些秘密悄然“锁”在了石笋中,研究人员现在可以通过科学手段测定钟乳石的年龄,并获取它们每一个成长时间内的气候变化状况！目前,利用钟乳石重建的气候变化状态已经可以回溯到64万年前,这为我们预测和应对未来的气候变化提供了非常有用的资料。

天坑的秘密吐露着大自然的神奇。相对于地球46亿年的历史来说,人类的历史太过短暂。沧海桑田、地球历史变迁过程中蕴含着生命起源与演化的秘密。在今天这个地质历史时期,人类作为这个美丽的蓝色星球上最高等的智慧生物存在,在人类出现之前,有没有其他神奇的高等生物也曾像人类一样在地球上生活着?如果有,它们去哪了?经历了什么使得今天的我们无法探知它们的故事?又或者说,今天的我们在地球发展史上将走到哪里去?

我们现在所处的家园,展示了一幅地球历史的鲜活画卷,有着风景如画的山川,有着大自然神奇的馈赠,河流提供给我们水源,土地提供给我们食物,山川和森林提供给我们庇护。我们如何与大自然和谐共处,是一个永恒的主题。让我们携起手来,常怀感恩之心,进取之情、敬畏自然、热爱生活,共同维护我们美丽的家园。