上方山天坑全景

探索上方山天坑
神秘的地质景观

我们的研究团队来到北京上方山地区,探索北方喀斯特地貌——天坑的演化过程。通过无人机和遥感数据,展现天坑的大致情况及其研究价值。

探索纪录片

这部纪录片是我们团队在上方山天坑考察历程的珍贵记录。

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研究纪录片介绍

本纪录片以专业视角,描述了天坑形成、发育、演变的全过程,展现了坑内丰富多样的生态环境,全方位呈现了上方山天坑的科学研究价值。

全景探索

体验身临其境的上方山天坑之旅,通过我们的360°全景摄影技术,探索天坑内部的每一个角落。

探索上方山天坑的奥秘

房山区因其独特的地质背景,成为研究北方岩溶地貌的关键区域。其中,上方山天坑作为华北罕见的岩溶负地形,其形成机制与南方湿润区天坑存在显著差异,为研究北方半干旱区岩溶作用提供了重要案例。

研究路线

该路线整合了地质演化、生态系统与人文历史三重研究价值,为多学科交叉研究提供了理想场景。

上方山研究路线图

起点

北京上方山国家森林公园的东门

全路线

研究团队沿传统登山步道向西北方向行进,全程约 5.2 公里,累计爬升约 420 米,耗时 3.5-4 小时。

终点

天坑——旱龙潭

研究进度

我们的上方山天坑考察目前已结题。以下是我们的研究历程和主要成果。

校内讨论及选题确立

组建团队,制定研究计划,导入测试数据,熟悉后续软件操作,开展前期文献调查

项目规划 查找文献
2025

实地勘测

开展实地考察,运用多项技术采集天坑坑口、坑壁、坑底数据

无人机摄影 全景摄影 坐标及路线测量
2025

数据分析

对拍摄的视频及图片进行三维建模与视频剪辑,建立初步模型

3D建模 纪录片 优化模型
2025

成果汇总

汇总RS、GNSS、GIS所有数据成果,通过宣传册及科普网页进行展示,同时撰写科技论文

宣传册 科普网页 科技论文
2025

研究发现

本研究以北京上方山天坑为核心研究对象,通过实地考察、建模,系统梳理其形成原因,向大家展示北方喀斯特地貌——天坑的景色,并解释其演化机制与形成过程。

天坑三维建模

天坑三维建模1

天坑三维模型

使用无人机摄影数据创建的上方山天坑三维模型,显示了天坑的精确形态和内部结构。

天坑三维建模2

天坑内部结构分析

坑壁呈现出自然风化与侵蚀的痕迹,坑内局部绿色区域呈现植被覆盖情况,为天坑生态研究提供可视化参考。

天坑三维建模3

天坑结构展示

该天坑三维模型基于无人机视频构建,展现出天坑典型地貌特征。

上方山天坑的独特性

上方山天坑地理位置

独特的地理位置

房山区因其独特的地质背景——广泛分布的蓟县系白云岩和侏罗纪火山岩,成为研究北方岩溶地貌和火山活动的关键区域。其中,上方山天坑作为华北罕见的岩溶负地形,其形成机制与南方湿润区天坑存在显著差异。该天坑的发育受特殊碳酸盐岩层组控制,为研究北方半干旱区岩溶作用提供了重要案例。此外,其封闭环境形成的特有生物群落,也具有重要的生物多样性保护价值。

上方山天坑与其他天坑对比

与其他地区天坑的对比

南方喀斯特天坑以其高度发展的地下水——岩石交互作用及由此引发的溶蚀——塌陷耦合过程而著称,其典型代表可见于广西乐业和重庆武隆地区。总体而言,该区天坑形态呈现深大漏斗或井状,多以天坑群的形式出现,边壁屡经次生溶蚀作用刻画出清晰的阶梯线。

天坑特点

坑壁钟乳石

坑壁钟乳石

在坑壁上,可以看到明显的钟乳石,这些都是碳酸钙沉积的结果。同时,坑壁上还分布着大量的崩塌堆积物,主要是一些大小不一的岩石块体,这些堆积物在重力作用下沿着坑壁向下滑动,形成了一些松散的堆积层。​

坑底独特植物

坑底独特植物群落

坑底相对平坦,堆积着厚厚的松散沉积物,主要由岩石碎屑、黏土和砂粒等组成,同时由于天坑内部光照、温度和湿度条件特殊,形成了独特的微生态环境,生长着与外部环境截然不同的植物群落。

上方山区域地质构造

上方山区域地质构造图

地质构造背景

上方山地区构造复杂,研究区主要出露三叠系碳酸盐岩,是天坑形成的物质基础。

地层结构

上方山的岩溶景观主要与中元古代蓟县系雾迷山组(Jxw)、洪水庄组(Jxh)、铁岭组(Jxt)碳酸盐岩有关。

构造特征

区域上看,从太行山区到渤海湾发育3条走向北东一南西的大断裂,这些断裂控制了天坑的分布和形态。

天坑形成条件

岩石岩性

岩石岩性

石灰岩的可溶性是天坑形成的关键特性。方解石在含有二氧化碳的水的作用下,会发生化学反应,生成可溶于水的碳酸氢钙,这一反应使得石灰岩能够被水逐渐溶蚀。在上方山地区,雨水降落到地表后,会吸收空气中的二氧化碳,形成弱酸性的雨水。当这些水流经石灰岩区域时,便会对石灰岩产生溶蚀作用。随着时间的推移,微小的溶蚀痕迹逐渐扩大,形成各种岩溶地貌。对于上方山天坑而言,岩石的可溶性使得地下水能够不断地对地下岩石进行溶蚀,为后续的塌陷等过程创造了条件。

断裂构造

断裂构造

断裂带往往是地下水运移的重要通道,因为断裂处岩石破碎,渗透性强,有利于地下水的汇集和流动。节理则为地下水的渗透提供了更多的路径,使得地下水能够更广泛地与石灰岩接触,从而加剧溶蚀作用。上方山天坑所在区域的断裂和节理走向与分布,在很大程度上控制了天坑的形态和延伸方向。

水动力条件

水动力条件

丰富的降水和强烈的地下水活动是天坑形成的关键动力。研究区周边有青龙潭、一斗泉分布足以证明其地下水丰富。地表水和地下水对石灰岩的溶蚀作用持续进行,逐渐形成地下洞穴系统,最终导致洞顶塌陷形成天坑。

天坑演化过程

雏形阶段

雏形阶段

雏形阶段是上方山天坑演化的起始时期,主要以小规模的岩溶作用和微小地貌形态如裂隙、小型溶蚀孔洞为特征。

发展阶段

发展阶段

随着地下溶洞的不断扩大,溶洞顶部的岩石所承受的重力逐渐增大。同时,顶部岩石在地下水的溶蚀作用下,强度逐渐降低。当顶部岩石无法承受自身重力和外部压力时,就会发生大规模的塌陷。

成熟前期

成熟前期

天坑发育初期,坑口面积小于坑底面积,进入坑内的光照较少,空气和地下水交换迅速,环境温热潮湿。坑底土壤稀薄,岩石裸露率高,地形复杂。在此环境下,先驱植物繁殖体进入天坑内部生长,形成以阴生植物为主的先锋植物群落。

成熟中期

成熟中期

进入发育中期后,天坑坑口面积与坑底面积大致相当,光照条件有所改善,但天坑与地下河的联系仍然密切,环境依旧潮湿。先锋植物通过改变土壤结构,使土层厚度增加,植物种类增多,群落结构趋于复杂。

成熟后期

成熟后期

天坑发育至后期时,坑口面积大于坑底面积,光照充足。由于岩壁崩塌的碎石堵塞地下河出口,天坑与地下河联系减弱,坑内环境相对干旱,地势趋于平坦,最终可能演变为洼地。

研究团队

我们的团队由四人组成,共同致力于上方山天坑的研究。

R$B

上方山天坑
研究小组

Exploring the Depths of Nature's Wonders

把欣怡

组长

遥感数据处理、论文三四五部分、汇报PPT制作、宣传册制作

佘安慧

组员

网页搭建、网页设计、网页调试

冉美丽

组员

天坑模型建立、天坑模型手动建点优化、论文一二部分

龙果

组员

文字记录、论文六七部分、论文排版

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