天坑是地面上在地下空洞上方形成的碗状、漏斗状或垂直侧面的凹陷。这些洼地的直径从几英尺到几百英尺不等，通常是由于可溶性基岩和上覆土壤的自然塌陷造成的。采矿、抽取地下水以及漏水、下水道和雨水管道也会导致天坑。地面下沉通常是逐渐发生的，但有时也可能是突然且剧烈的。

下雨时，一部分微酸性水会渗透土壤，遇到基岩，并慢慢溶解矿物颗粒。在碳酸盐基岩地区，这一过程会形成地下裂缝和洞穴。此类地区的表面常常布满凹陷，称为落水洞。天坑是喀斯特地形的典型特征。在发育良好的喀斯特地形中，一连串的落水洞形成了所谓的溶谷，溪流经常消失在地下。

无论是缓慢的还是剧烈的塌陷，都会对建筑物、高速公路、铁路、桥梁、管道、雨水渠和下水道造成相当大的破坏。此外，落水洞为地表水直接进入地下水含水层提供了通道。由于地表水的过滤程度很低，污染的可能性特别高。

对喀斯特地形的了解不足导致土地使用实践对家庭和社区造成了重大的经济和环境影响。天坑的形成与当地的水文条件密切相关，人类活动引起的当地水文变化会加速这一过程。引流地表水、抽取地下水和修建水库都可能导致天坑的形成。一个极端的例子发生在 2 月25 ， 1998 ，佛罗里达州在冲洗一口新钻的灌溉井时，在几个小时内，二十英亩的区域内形成了数百个直径达150英尺的沉洞。失控的城市化和发展急剧增加了用水量，改变了排水路径，并导致地表超负荷。据联邦紧急事务管理局称，自1930以来，人为造成的天坑数量增加了一倍，而相关损失的保险索赔金额从1987到1991增加了1 ， 200 %，损失接近100万美元。标准的房主保险通常不承保地面沉降。

弗吉尼亚州的地区下方是含有碳酸盐物质（蓝色）和切萨皮克群未固结沉积物的基岩（黄色）。

在弗吉尼亚州，受天坑影响的主要地区是山谷和山脊省，这是一片广阔的喀斯特地形，下面是石灰岩和白云岩。皮埃蒙特省也发现了狭窄的大理石带。沿海平原省有时也会出现落水洞，这些落水洞位于切萨皮克群约克镇组的贝壳层下方。弗吉尼亚州曾发生过吞噬房屋或人员的严重坍塌事故，但这种情况很少见。最引人注目的事件发生在斯汤顿市： 8 月11至1910 ，鲍德温街和中央大道上出现了一系列天坑，导致多处房屋和消防站的部分建筑被毁；10 月28至2001 ，刘易斯街上出现了一个45英尺深的深坑。2000年 4 月，在经历了长期干旱之后，谢南多厄河谷上游降下了 7 英寸的雨，据报道出现了 32 个天坑。

天坑有时会给联邦的交通基础设施带来问题。在过去的三十年中，弗吉尼亚州交通部 (VDOT) 记录了大约500塌陷洞，这些塌陷洞损坏了全州的道路。2001 3 月，奥古斯塔县一段九英里长的州际公路81因突然出现三个天坑而关闭，最大的天坑长20英尺，宽11英尺，深22英尺。10 月5 、 2004 ，蒙哥马利县 I- 81 118 C 号出口匝道以北的右侧南行车道发生坍塌。由于可能对基础设施造成损坏并对旅行公众造成危险，VDOT 签订了一份修复天坑的紧急合同。一般来说，天坑的发生是不可预测的，并且无法根据地表塌陷来估计天坑的大小，因此每个天坑的修复费用从几万到几十万美元不等。对天坑分布和早期预测的研究正在进行中；然而，真正的早期预测方法仍然难以捉摸。

地下水污染是喀斯特地形人口稠密地区的常见问题。弗吉尼亚州喀斯特含水层的污染物包括石油产品、除草剂、溶剂、肥料、羊和牛的药水、污水、死牲畜和生活垃圾。20 世纪1800年代末，由于当地喀斯特含水层受到污染，谢南多厄县的一个社区爆发了霍乱。一个值得关注的问题是 I- 81走廊沿线喀斯特含水层容易受到污染，危险物质经常在此运输，从而可能发生事故。对于一些不易与水混合的化学物质，污染可能会广泛存在并在地下水中停留多年。弗吉尼亚州的大部分喀斯特地区沿着州际公路81延伸，弗吉尼亚州的 27 个县位于这一区域，数十万人从井水和泉水中获取饮用水。

州法律禁止向天坑倾倒废物，弗吉尼亚州的一些县已经实施了有关天坑倾倒和排放的法令。与此同时，弗吉尼亚州卫生部负责监管弗吉尼亚州西部喀斯特地区的众多水井和泉水，允许其用作公共和私人供水。弗吉尼亚州自然保护与娱乐部的自然遗产喀斯特项目记录了与弗吉尼亚州的洞穴和喀斯特有关的众多 (> 200 ) 珍稀和高度特有的物种，并协调了它们栖息地的保护和保存。美国地质调查局与各州机构协调，与各州机构合作开发了国家喀斯特地图，并维护着一个州水科学中心，该中心包括西弗吉尼亚州各地喀斯特泉水和水井的众多监测站。

历史地下矿井作业区域也容易发生地面沉降。矿井坍塌导致房屋、道路、公用设施和其他基础设施的损失。废弃煤矿位于弗吉尼亚州西南部的布坎南县、迪金森县、李县、斯科特县、拉塞尔县、塔兹韦尔县、怀斯县、蒙哥马利县和普拉斯基县；以及里士满煤田的亨利科县、切斯特菲尔德县和古奇兰县。该州各地还有其他废弃的地下矿井。过去采矿活动的信息可从矿产开采计划和废弃采矿土地计划中获得。

最近，我们的地质学家开始使用高分辨率激光雷达数据来绘制天坑位置图，并帮助识别容易发生天坑坍塌的地质单元。LiDAR 代表光检测和测距，是一种遥感方法，可以生成精确的地球表面3维模型。与谷歌地球上的航空图像不同，LiDAR 可以透过茂密的植被和森林覆盖看到天坑的范围，甚至是地球表面细微的凹陷。清点天坑可能是一项艰巨而耗时的任务。为了加快进程，地球科学家已经开始使用激光雷达数据，通过计算机程序自动检测和描绘天坑。

天坑形成的迹象：

尽管天坑的形成可能毫无征兆，但特定的迹象可以预示着潜在的发展：

• 栅栏柱倒塌或掉落
• 植被枯萎                  
• 井水变色
• 墙壁、地板或地基的结构裂缝。
• 土壤裂缝/地面沉降。

资源：

• 弗吉尼亚州洞穴探险情况说明书
• 弗吉尼亚州天坑情况说明书
• 碳酸盐基岩分布图
• 切萨皮克群沉积物分布图
• GIS 地理数据库显示了来自地形图和航空照片的落水洞和其他洼地的分布情况（未经实地验证）
• 打开文件报告2023 - 01 ，包含 GIS 地理数据库和 Shapefile，显示碳酸盐基岩和切萨皮克群沉积物的分布
• 公开文件报告2022 - 10 ，I- 81走廊喀斯特地质第一阶段衍生地质图数据库
• 弗吉尼亚州自然保护和娱乐部
• 弗吉尼亚洞穴委员会