上个月，佛罗里达州达尼丁的两所房屋后方出现了一个直径 21 米的地面洞穴，吞噬了一个游泳池、一艘船，最终吞噬了两栋房屋。几天后，地质学家克林特·克罗姆豪特接到一位附近居民的电话。她情绪激动，准备卖掉房子离开这个州。
在塔拉哈西佛罗里达地质调查局工作的克罗姆豪特，向她讲述了他常用的说辞：这里的任何人都应该习惯 sinkhole。在佛罗里达州易侵蚀的喀斯特地形中，sinkhole 经常发生，而且似乎是随机的。8 月，sinkhole 塌陷了迪士尼世界附近的一栋三层度假别墅。2 月，塞夫纳的一个 sinkhole 在一名男子睡梦中将其吞噬。“如果你住在佛罗里达州，那么有些事情是理所当然的：阳光、海滩、飓风——以及 sinkhole，”克罗姆豪特说。
但今年秋天，他和他的同事艾伦·贝克开始开发一种对抗该州地质的武器：预测地图。到 2016 年，他们预计将完成一张全州范围的地图，该地图将按 sinkhole 脆弱性类别进行颜色编码，比例约为 1 公里。“我们希望制作一张具有科学依据的地图，而不仅仅是基于某些专家的意见，”克罗姆豪特说。
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结果将有助于佛罗里达州房主和保险公司之间数百万美元的争斗，在该州，“灾难性地面塌陷”的保险是强制性的，但索赔通常被拒绝。它也可能为其他州和国家的 sinkhole 脆弱性研究设定新标准，这些研究通常编制现有 sinkhole 地图，但没有预测地图显示可能形成新 sinkhole 的位置。碳酸盐岩（如石灰石）容易被侵蚀成瑞士奶酪状的喀斯特地形，覆盖了地球陆地的 13%（参见“下沉的感觉”），它们造成的问题不仅困扰着佛罗里达州，也困扰着美国、欧洲、中国及其他地区的大部分地区。
sinkhole 的形成方式是众所周知的。在一种常见的情况下，天然酸性雨水渗入碳酸盐岩并将其溶解，形成洞穴和其他地下开口。然后，上覆沉积物塌陷到空隙中，形成 sinkhole。
佛罗里达州尤其脆弱，因为其石灰岩层最多只有数千万年的历史；它们没有时间变得压缩，从而更耐溶解和侵蚀。在某些地方，来自古代海滩的夹层沙子会加剧石灰石的侵蚀。靠近地表的粘土层足够坚固，可以将沉积物固定在一起，即使下方形成空隙，但当粘土层确实让路时，裂缝可能是巨大的。干旱、飓风和地下水的抽取导致地下水位波动——这是该州容易发生 sinkhole 的另一个因素。“喀斯特地貌有不同的风格和特点，但佛罗里达州是独一无二的，”弗吉尼亚州雷斯顿美国地质调查局的喀斯特专家丹尼尔·多克托说。
州调查局绘制 sinkhole 地图已有一个多世纪的历史，但记录零散且偏向城市和郊区，在这些地区，sinkhole 发生时更可能造成财产损失。州调查局保存着近 3,500 个报告的洼地清单，但其中一些不太可能是“真正的”sinkhole，州调查局局长乔纳森·亚瑟说。许多可能是由埋藏的木桩或旧化粪池坍塌引起的其他类型的塌陷。2012 年 6 月，热带风暴黛比席卷该州，在经历了数月的干旱后淹没了地面，导致数百个 sinkhole 出现，这个问题才凸显出来。那时，州应急管理部门联系了佛罗里达地质调查局，看看他们能做些什么来为未来的爆发做好准备。
sinkhole 地图在定义上也是回顾性的。但是，在州政府和联邦紧急事务管理局近 110 万美元的资助下，克罗姆豪特和贝克正在使用一种可以预测未来发生情况的技术。这种名为“证据权重”的三十年历史的方法起源于医学疾病的诊断，也已用于矿产勘探等环境环境中。首先，研究人员收集已保存在各种数据库中的信息——诸如石灰岩深度和地下水位，以及粘土和溪流的存在等因素。计算机模型整合这些信息，并输出 sinkhole 最有可能形成的预测。然后，使用已知 sinkhole 的位置来测试模型的预测。
在 1 公里的分辨率下，该地图仍然无法告诉房主他或她的棚屋下方是否可能出现洞穴。但它应该有助于应急管理人员寻找线索，了解下一个 sinkhole 群可能在哪里形成。亚瑟说，保险公司也可能会将该地图与他们自己的研究结合起来，以便在不同地区设定保险费。
在全球范围内，其他政府也已开始采取相关步骤。瑞士西部的沃州一直在绘制其境内的 sinkhole 地图，部分原因是为了提高公共建筑在 sinkhole 损坏情况下的保险要求。在意大利，巴里水文地质保护研究所 (IRPI) 的科学家一直在编制 sinkhole 分布数据库。弗吉尼亚州阿什本 GeoConcepts Engineering 的高级地质学家罗伯特·登顿说，各级政府官员都在寻求将更可靠的科学信息纳入 sinkhole 政策。例如，弗吉尼亚州正在考虑采用标准化指南，任何受雇评估可能 sinkhole 的专家都必须遵守这些指南。明年，美国地质调查局预计将发布其国家喀斯特地图的第一个数字化版本——这一步可能会推动其他州开发预测地图。
IRPI 的马里奥·帕里斯说，意大利的目录目前包含 900 个 sinkhole，是第一个将发生时间和位置都纳入其中的目录。他说，这对于规划至关重要，因为地方官员不仅想知道 sinkhole 可能在哪里形成，还想知道何时形成。
对于佛罗里达州团队来说，还有大量工作要做。本周，研究人员计划探索州立公园，检查地图上显示的圆形特征是否真的是 sinkhole。从那里开始，这是一项艰苦的工作，然后等待看看他们是否可以预测下一个地面洞穴。
本文经《自然》杂志许可转载。该文章于 2013 年 12 月 10 日首次发表。