上個月，佛羅里達州達尼丁的兩所房屋後方出現了一個直徑 21 米的地面洞穴，吞噬了一個游泳池、一艘船，最終吞噬了兩棟房屋。幾天後，地質學家克林特·克羅姆豪特接到一位附近居民的電話。她情緒激動，準備賣掉房子離開這個州。
在塔拉哈西佛羅里達地質調查局工作的克羅姆豪特，向她講述了他常用的說辭：這裡的任何人都應該習慣 sinkhole。在佛羅里達州易侵蝕的喀斯特地形中，sinkhole 經常發生，而且似乎是隨機的。8 月，sinkhole 塌陷了迪士尼世界附近的一棟三層度假別墅。2 月，塞夫納的一個 sinkhole 在一名男子睡夢中將其吞噬。“如果你住在佛羅里達州，那麼有些事情是理所當然的：陽光、海灘、颶風——以及 sinkhole，”克羅姆豪特說。
但今年秋天，他和他的同事艾倫·貝克開始開發一種對抗該州地質的武器：預測地圖。到 2016 年，他們預計將完成一張全州範圍的地圖，該地圖將按 sinkhole 脆弱性類別進行顏色編碼，比例約為 1 公里。“我們希望製作一張具有科學依據的地圖，而不僅僅是基於某些專家的意見，”克羅姆豪特說。
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結果將有助於佛羅里達州房主和保險公司之間數百萬美元的爭鬥，在該州，“災難性地面塌陷”的保險是強制性的，但索賠通常被拒絕。它也可能為其他州和國家的 sinkhole 脆弱性研究設定新標準，這些研究通常編制現有 sinkhole 地圖，但沒有預測地圖顯示可能形成新 sinkhole 的位置。碳酸鹽巖（如石灰石）容易被侵蝕成瑞士乳酪狀的喀斯特地形，覆蓋了地球陸地的 13%（參見“下沉的感覺”），它們造成的問題不僅困擾著佛羅里達州，也困擾著美國、歐洲、中國及其他地區的大部分地區。
sinkhole 的形成方式是眾所周知的。在一種常見的情況下，天然酸性雨水滲入碳酸鹽巖並將其溶解，形成洞穴和其他地下開口。然後，上覆沉積物塌陷到空隙中，形成 sinkhole。
佛羅里達州尤其脆弱，因為其石灰岩層最多隻有數千萬年的歷史；它們沒有時間變得壓縮，從而更耐溶解和侵蝕。在某些地方，來自古代海灘的夾層沙子會加劇石灰石的侵蝕。靠近地表的粘土層足夠堅固，可以將沉積物固定在一起，即使下方形成空隙，但當粘土層確實讓路時，裂縫可能是巨大的。乾旱、颶風和地下水的抽取導致地下水位波動——這是該州容易發生 sinkhole 的另一個因素。“喀斯特地貌有不同的風格和特點，但佛羅里達州是獨一無二的，”弗吉尼亞州雷斯頓美國地質調查局的喀斯特專家丹尼爾·多克託說。
州調查局繪製 sinkhole 地圖已有一個多世紀的歷史，但記錄零散且偏向城市和郊區，在這些地區，sinkhole 發生時更可能造成財產損失。州調查局儲存著近 3,500 個報告的窪地清單，但其中一些不太可能是“真正的”sinkhole，州調查局局長喬納森·亞瑟說。許多可能是由埋藏的木樁或舊化糞池坍塌引起的其他型別的塌陷。2012 年 6 月，熱帶風暴黛比席捲該州，在經歷了數月的乾旱後淹沒了地面，導致數百個 sinkhole 出現，這個問題才凸顯出來。那時，州應急管理部門聯絡了佛羅里達地質調查局，看看他們能做些什麼來為未來的爆發做好準備。
sinkhole 地圖在定義上也是回顧性的。但是，在州政府和聯邦緊急事務管理局近 110 萬美元的資助下，克羅姆豪特和貝克正在使用一種可以預測未來發生情況的技術。這種名為“證據權重”的三十年曆史的方法起源於醫學疾病的診斷，也已用於礦產勘探等環境環境中。首先，研究人員收集已儲存在各種資料庫中的資訊——諸如石灰岩深度和地下水位，以及粘土和溪流的存在等因素。計算機模型整合這些資訊，並輸出 sinkhole 最有可能形成的預測。然後，使用已知 sinkhole 的位置來測試模型的預測。
在 1 公里的解析度下，該地圖仍然無法告訴房主他或她的棚屋下方是否可能出現洞穴。但它應該有助於應急管理人員尋找線索，瞭解下一個 sinkhole 群可能在哪裡形成。亞瑟說，保險公司也可能會將該地圖與他們自己的研究結合起來，以便在不同地區設定保險費。
在全球範圍內，其他政府也已開始採取相關步驟。瑞士西部的沃州一直在繪製其境內的 sinkhole 地圖，部分原因是為了提高公共建築在 sinkhole 損壞情況下的保險要求。在義大利，巴里水文地質保護研究所 (IRPI) 的科學家一直在編制 sinkhole 分佈資料庫。弗吉尼亞州阿什本 GeoConcepts Engineering 的高階地質學家羅伯特·登頓說，各級政府官員都在尋求將更可靠的科學資訊納入 sinkhole 政策。例如，弗吉尼亞州正在考慮採用標準化指南，任何受僱評估可能 sinkhole 的專家都必須遵守這些指南。明年，美國地質調查局預計將釋出其國家喀斯特地圖的第一個數字化版本——這一步可能會推動其他州開發預測地圖。
IRPI 的馬里奧·帕里斯說，義大利的目錄目前包含 900 個 sinkhole，是第一個將發生時間和位置都納入其中的目錄。他說，這對於規劃至關重要，因為地方官員不僅想知道 sinkhole 可能在哪裡形成，還想知道何時形成。
對於佛羅里達州團隊來說，還有大量工作要做。本週，研究人員計劃探索州立公園，檢查地圖上顯示的圓形特徵是否真的是 sinkhole。從那裡開始，這是一項艱苦的工作，然後等待看看他們是否可以預測下一個地面洞穴。
本文經《自然》雜誌許可轉載。該文章於 2013 年 12 月 10 日首次發表。