第六风化作用

1、第六风化作用 第三篇 外动力地质作用 2021-5-4第六风化作用2 第六章 风 化 作 用 学习目的： 1.掌握风化作用的概念及其类型。 2.理解物理风化、化学风化和生物风化的 进行方式和产物。 3.熟悉并理解影响风化作用的各因素。 4.熟悉风化壳和土壤的概念及其剖面排列 顺序。 2021-5-4第六风化作用3 风化作用风化作用是地壳表层的岩石、矿物在是地壳表层的岩石、矿物在 原地发生物理的或化学的变化从而形成松原地发生物理的或化学的变化从而形成松 散堆积物的过程。散堆积物的过程。 风化作用具有巨大的潜在破坏力，诸风化作用具有巨大的潜在破坏力，诸 如埃及的金字塔和狮身人面像，中国的长如埃及的

2、金字塔和狮身人面像，中国的长 城和乐山大佛等都在风雨的摧残中日渐破城和乐山大佛等都在风雨的摧残中日渐破 坏而变得模糊不清，以至每年必须耗费巨坏而变得模糊不清，以至每年必须耗费巨 资修复和保护它们。资修复和保护它们。 引引 言言 一种被风化的岩石，岩石表面受侵蚀，形成凹坑，一种被风化的岩石，岩石表面受侵蚀，形成凹坑， 并被扩大的裂隙和节理所分割，有些裂隙有植物生长，并被扩大的裂隙和节理所分割，有些裂隙有植物生长， 这也进一步助长岩石分化。这也进一步助长岩石分化。 2021-5-4第六风化作用5 第一节 风化作用类型 根据风化作用的因素与性质分为根据风化作用的因素与性质分为: 物理风化物理风化 化

3、学风化化学风化 生物风化生物风化 2021-5-4第六风化作用6 一.物理风化作用 1.概念概念:地壳表层的岩石、矿物地壳表层的岩石、矿物 在原地发生机械破碎而不改变在原地发生机械破碎而不改变 其成分的过程叫其成分的过程叫物理风化作用物理风化作用。 2021-5-4第六风化作用7 2.物理风化作用的进行方式物理风化作用的进行方式 岩石释重岩石释重 岩石、矿物的热胀冷缩岩石、矿物的热胀冷缩 岩石空隙中水的冻结与融化岩石空隙中水的冻结与融化 岩石空隙中盐的结晶与潮解岩石空隙中盐的结晶与潮解 剥离作用剥离作用 岩 石 温 差 风 化 过 程 示 意 图 图为破裂的冰川巨砾，当它由冰川沉积时，曾是图为

4、破裂的冰川巨砾，当它由冰川沉积时，曾是 一块一块2.5米宽、米宽、1.5米高的砾石，由于水渗入原有连接米高的砾石，由于水渗入原有连接 的节理，经冰劈作用，现已劈裂成一组平行的岩块。的节理，经冰劈作用，现已劈裂成一组平行的岩块。 2021-5-4第六风化作用12 3.物理风化作用的产物物理风化作用的产物 物理风化作用是一种纯机械破碎作物理风化作用是一种纯机械破碎作 用。它使完整的岩石在原地破碎形成大用。它使完整的岩石在原地破碎形成大 小不等、棱角显著、没有层次的乱石堆。小不等、棱角显著、没有层次的乱石堆。 碎屑成分与下伏基岩一致。碎屑成分与下伏基岩一致。 2021-5-4第六风化作用13 二.化

5、学风化作用 引起化学风化的主要因素是氧和水溶液。引起化学风化的主要因素是氧和水溶液。 它们通过以下方式进行它们通过以下方式进行: v氧化作用氧化作用 v水溶液的作用水溶液的作用 溶解作用溶解作用 水化作用水化作用 水解作用水解作用 1.氧化作用 4FeS2+15O2+m H2O 2Fe2O3 nH2O +8H2SO4 （黄铁矿） （褐铁矿） （硫酸） 2.水溶解作用 CaSO4+2H2OCaSO42H2O （硬石膏） （石膏） Fe2O3+nH2O Fe2O3nH2O （赤铁矿） （褐铁矿） 2021-5-4第六风化作用15 3.水解作用 4KAlSi3O8+6H2O Al4(Si4O10)(

6、OH)8+8SiO2+4KOH （正长石） （高岭土） 4.碳酸化作用 4KAlSi3O8+2CO2+4H2O （正长石） Al4(Si4O10)(OH)8+8SiO2+2K2CO3 （高岭土） Al4(Si4O10)(OH)8+mH2O （高岭土） 2Al2O3nH2O+4SiO2+4H2O （铝土矿） 图为两块十九世纪早期的墓石。浅色的是石灰图为两块十九世纪早期的墓石。浅色的是石灰 岩，已被化学风化所破坏；比较暗色的是板岩，石岩，已被化学风化所破坏；比较暗色的是板岩，石 头顶部的精致雕刻仍保存着。头顶部的精致雕刻仍保存着。 约为约为2000年的罗马水道桥被风化的石灰岩块，年的罗马水道桥被风

7、化的石灰岩块， 呈现出因化学溶解而形成的溶蚀坑和刻蚀表面。呈现出因化学溶解而形成的溶蚀坑和刻蚀表面。 a.拱桥之一端；拱桥之一端；b.许多石块砌成的闸门。许多石块砌成的闸门。 金属硫化物氧化形成的铁帽金属硫化物氧化形成的铁帽 A.硫化物矿床；硫化物矿床； B.氧化带；氧化带； C.铁帽；铁帽； 虚线示潜水面虚线示潜水面 2021-5-4第六风化作用20 2.化学风化作用的产物化学风化作用的产物 化学风化作用改变了原岩的结构、构造，并 形成新矿物。虽然组成地壳的岩石种类繁多，但 它们经过彻底的化学风化作用之后，比较活泼的比较活泼的 元素随溶液流失，只有性质稳定的元素残留下来元素随溶液流失，只有性

8、质稳定的元素残留下来 形成新矿物形成新矿物。所有的硅酸盐矿物经化学风化后最 终都形成以铝土矿和高岭石为主的残余型红土。 其中难溶组分主要为Fe、Al、Mn、Ni等的氧化物， 当其富集到工业品位时，便形成残积矿床。 2021-5-4第六风化作用21 三.生物风化作用 生物风化作用生物风化作用是指生物对岩石、矿物的 破坏作用。 1.生物风化作用的进行方式 v生物的机械风化作用 v生物的化学风化作用 根劈作用根劈作用 2021-5-4第六风化作用23 2.生物风化作用的产物生物风化作用的产物 地表岩石、矿物经物理、化学风化 作用后形成的泥土，再经过生物化学风 化作用就可形成富含植物生长必不可少 的有

9、机质腐殖质的土壤土壤。因此，土壤 是三种风化作用的综合产物，其中生物 风化起主导作用。 2021-5-4第六风化作用24 第三节 影响风化作用的因素 *气候 *地形 *地质因素： 1）岩石类型和矿物组成 2）岩石的结构和地质构造 3）构造运动 影响风化作用的因素归纳起来有: 2021-5-4第六风化作用25 一.气候因素 包括降水量降水量、气温气温以及与之密切相关的植被发植被发 育育等。降水量的多少和温度的高低直接影响着化 学风化的速度。温度升高会使水中的CO2含量减 少 ，因而会降低水的溶解能力，但却可使各种化 学反应速度加快（温度升高10，化学反应加快 一倍），同时有利于生物的繁衍，从总体

10、看来温 度升高有利于化学反应的进行。 极地极地低纬度风化作用变化图低纬度风化作用变化图 表示温度、降水量及植被发育等因素与风化作用强度的关系。表示温度、降水量及植被发育等因素与风化作用强度的关系。 2021-5-4第六风化作用27 二.地形因素 地形起伏地形起伏一方面影响水土保持情况及植一方面影响水土保持情况及植 被的生长条件，另一方面还可以造成局部气被的生长条件，另一方面还可以造成局部气 候分带以及阴坡、阳坡的气候变化等。在陡候分带以及阴坡、阳坡的气候变化等。在陡 坡处因风化产物易流失，基岩裸露，物理风坡处因风化产物易流失，基岩裸露，物理风 化较强；在缓坡处则易于保留残积物及水分，化较强；在

11、缓坡处则易于保留残积物及水分， 因而植被发育，对化学风化十分有利。另外，因而植被发育，对化学风化十分有利。另外， 地形的高低地形的高低也可控制风化作用类型，例如雪也可控制风化作用类型，例如雪 线以上的高山区盛行冰冻风化，而低山区则线以上的高山区盛行冰冻风化，而低山区则 以生物风化和化学风化为主。以生物风化和化学风化为主。 2021-5-4第六风化作用28 三.地质因素 n岩石类型和矿物成分对风化作用的影响岩石类型和矿物成分对风化作用的影响 各种岩石的抗风化能力有很大的差别各种岩石的抗风化能力有很大的差别。有。有 些岩石抵抗物理风化的能力很强，但抗化学风些岩石抵抗物理风化的能力很强，但抗化学风

12、化的能力却很差；有些岩石在某种气候条件下化的能力却很差；有些岩石在某种气候条件下 抗风化能力很强，但在另一种气候条件下可能抗风化能力很强，但在另一种气候条件下可能 完全失去了抵抗能力。例如石灰岩，在潮湿气完全失去了抵抗能力。例如石灰岩，在潮湿气 候区较易溶解，但在干旱地区却有很强地抗风候区较易溶解，但在干旱地区却有很强地抗风 化能力。而玄武岩，在相同气候条件下，水的化能力。而玄武岩，在相同气候条件下，水的 溶解度几乎完全失去了意义。溶解度几乎完全失去了意义。 2021-5-4第六风化作用29 不同矿物的抗风化能力（主要指化不同矿物的抗风化能力（主要指化 学风化）具有较好的规律性学风化）具有较好

13、的规律性。 岩浆岩中先晶出（结晶温度高）的 矿物容易风化，后晶出（结晶温度低） 的矿物不容易风化。所以，石英是自然 界中抗风化能力最强的矿物。 硅酸盐矿物风化系列硅酸盐矿物风化系列 箭头方向既示结晶顺序，也示抗风化能力依次增强。箭头方向既示结晶顺序，也示抗风化能力依次增强。 2021-5-4第六风化作用31 n岩石的结构和地质构造对风化作用的影响 一般而言，细粒、等粒的岩石较粗粒、 不等粒的岩石抵抗物理风化的能力强；在化 学风化中，等粒结构和胶结疏松的岩石有利 于水溶液的渗透和生物活动，化学风化作用 进行得较快。 2021-5-4第六风化作用32 地质构造对风化作用的影响 断层或节理发育地段的

14、岩石断层或节理发育地段的岩石，易于地下 水的活动，有利于风化作用（特别是化学风 化作用）的进行，所以沿着地表规模不等的 断裂带常发育成沟谷或低地常发育成沟谷或低地。当然这种大规 模的地形除风化作用外，还有其它外力作用 （如流水等）的参加。 2021-5-4第六风化作用33 纵横交错的节理常把厚层岩石或等 粒结构的岩浆岩分割成岩块，在岩块的 棱角部位风化作用进行得较快，在长期 化学、物理风化作用下，可使棱角逐渐 圆化。随着风化作用的深入，岩块像卷 心菜一样的呈圈层状脱落，这种现象称 为球形风化球形风化。 A. 岩石被裂隙切割岩石被裂隙切割 B. 球形风化初期球形风化初期 C.球形风化晚期球形风化

15、晚期 球形风化的发育过程球形风化的发育过程 球形风化球形风化 2021-5-4第六风化作用36 构造运动对风化作用的影响构造运动对风化作用的影响 n构造运动较稳定或相对下降的地区构造运动较稳定或相对下降的地区,地形平 缓,各种风化作用的产物易于在原地保留, 可形成很厚的风化层。由于化学风化作用 持续缓慢地进行，风化层的风化程度很深。 相反，在构造运动上升地区，在构造运动上升地区，剥蚀作用强 烈、地面切割破碎，地形陡峭，风化产物 易于转移，因而风化层较薄，甚至基岩裸 露。这种地区的化学风化作用相对较弱， 物理风化作用相对占较重要的地位。 2021-5-4第六风化作用37 综上所述，岩石性质（包括

16、构造破碎程度） 是影响风化作用的重要因素，在相同条件下， 一套地层或岩石出露地表时，抗风化能力弱的 岩石形成负地形负地形，抗风化能力强的岩石形成正正 地形地形。上述各种地质因素在局部空间和时间范 围内对风化作用的方式、速度和类型都有不同 程度的影响。 差异风化与差异溶蚀差异风化与差异溶蚀 （白云岩露头上最常见的（白云岩露头上最常见的“刀砍状刀砍状”现象）现象） 2021-5-4第六风化作用39 第三节 风化壳与土壤 一.风化壳的概念 残积物和土壤在地表形成的一个不连续 薄层，称为风化壳风化壳。 风化壳若被后来的堆积物所覆盖可形成 埋藏风化壳，又称古风化壳古风化壳。在地层剖面中 的古风化壳是上、下两套地层之间发生过沉 积间断的最好标志。 I土壤层 II残积层 III半风化层 IV基岩 2021-5-4第六风化作用42 三.土壤 土壤的三相物资固相、液相、气相固相、液相、气相。 土壤的五种成分： 矿物质矿物质 有机质有机质 微生物微生物 土壤溶液土壤溶液 土壤空气土壤空气 土壤土壤是地表能够生长植物的疏松层。 2021-5-4第六风化作用43 矿物质 矿物质矿物质是土壤的主要组成部分，包括： v 原生矿物原生矿物：是直接来源于母岩的矿物。 v 次生矿物次