风化地质学ppt课件

1、第三节 外动力地质作用,1,外动力地质作用由外能引起的、作用于地壳表层的地质作用。,“削高”是通过母岩风化作用和各种外营力对其产生剥蚀作用来达到，搬运作用则将风化剥蚀的产物运输到地表上的洼地之中，通过沉积作用将洼地填高。外动力地质作用在“铲高填低”过程中，不仅塑造出丰富多彩的地貌景观，而且通过成岩作用将来自于母岩的风化剥蚀产物转变为一种新的岩石即沉积岩。,内动力地质作用控制地球表面起伏的总格局，外动力地质作用则在此基础上“铲高填低”，使地表趋于平坦。,2,外动力地质作用按作用方式分为： 风化作用：暴露地表的岩石因长期受到温度、大气、水以及生物等影响在原地发生机械破碎和化学分解的作用。 剥蚀作用

2、：在风、河流、地下水、冰川、湖泊、海水的运动过程中，将地表岩石和矿物破坏并剥离原地的作用。 搬运作用：风化剥蚀的产物被流水、冰川、海洋、风、重力等搬运到其它地方的作用。 沉积作用：母岩风化剥蚀的产物在搬运过程中，由于介质条件的变化而发生沉积，形成松散堆积物的作用。 成岩作用：松散的沉积物固结成坚硬岩石的作用。,3,按动力特征分为： 风化作用 河流地质作用 地下水地质作用 海洋地质作用 冰川地质作用 风的地质作用,4,一 、 风化作用,风化作用暴露地表的岩石因长期受到温度、大气、水以及生物等影响而发生机械破碎和化学分解的作用。,地表岩石岩浆岩、变质岩、沉积岩 引起岩石破坏的因素温度的变化、水、各

3、种酸的溶蚀作用及生物作用。 风化作用发生地点：原地进行 风化作用类型：物理风化作用、化学风化作用 生物风化作用,5,1、物理风化作用 指岩石、矿物仅发生机械破碎的风化作用，又称为机械风化作用。 机械风化作用的产物大小混杂的碎屑。,（一）风化作用的类型,6,2、影响物理风化作用的因素： （1）温度变化 热胀冷缩 内陆沙漠区常见日:60-70;夜0 岩石是热的不良导体，导热性较差，热传递速度较慢。白天，岩石因阳光照射温度升高，表面体积膨胀，而内部因传热慢很少受热力的影响，造成岩石表层与内部的温度差，导致岩石形成平行于岩石表面的微小裂缝。夜间，岩石表面迅速冷却收缩，而内部因白天缓慢传入的热不易散发，

4、继续处于膨胀状态，从而形成一系列于岩石表面近于垂直的微小裂隙。这种作用反复进行，导致岩石表面层层剥落，最终使岩石崩解成大大小小的碎块。 大多数岩石由一种以上的矿物组成，不同的矿物其膨胀系数不同，在温度作用下，热胀差异也促使岩石松解、破坏。,7,岩石的热胀冷缩,8,（2）岩石孔隙中水的结冰与溶解冰劈作用 中-高纬度的气候环境中以及高海拔的地区常见 雨水或雪水渗入岩石裂缝或岩石的空隙中，当温度下降至零度时，水会冻结，体积发生膨胀（膨胀率约9%），对周围岩石施加压力，迫使岩石孔隙扩大。当温度回升至零度以上时，冰融化，体积减小，地表水又将孔隙填满。反复的冻结与溶化，促使岩石孔隙增多、扩大，最终使岩石崩

5、解这一过程称为冰劈作用。,9,冰劈作用,10,（3）盐类结晶： 这种风化作用常见于干旱和半干旱地区，其原理类似于冰劈作用。 在白天，因温度升高，岩石中含盐分溶液的水分蒸发，盐分过饱和而结晶出来，体积增大，对裂隙周围产生压力，扩大裂隙空间。如过饱和明矾溶液结晶后体积增大0.5，对围岩产生4MPa 的压力。在夜间，盐类吸收大气中或地下水的水分而溶解，溶液渗入岩石裂隙中。这种作用反复进行，也会使岩石裂隙扩大、崩解。在北方常听人们说“墙脚被碱掉了”，实质上就是该风化作用的结果 。,11,（4）岩石的释重 形成于地下深处的岩体，由于上覆巨厚的沉积物而承受巨大的静压力，由于地壳运动的抬升，上覆岩层遭受剥蚀

6、并被搬离原地，使地下深处的岩体出露于地表。随着静压力的解除，岩体趋向于向上或向外产生膨胀，从而形成一系列与地表近于平行的大裂隙，破坏了岩体的完整性，为各种外动力地质作用奠定了基础。,12,物理风化使岩石逐渐破碎，形成陆源碎屑物质，也为化学风化提供有利条件。在高寒和干燥地区，物理风化占优势。,13,2、化学风化作用 岩石矿物在化学反应过程中，被瓦解、破坏并产生新矿物的作用。 引起化学风化作用的主要因素：氧和水溶液,化学风化使岩石发生化学分解。在潮湿炎热地区，化学风化作用则占主导地位。,化学风化产生麻点,14,（1）氧化作用：指大气圈或水中的氧与岩石元素之间的反应。,如地表的黄铁矿，氧化后形成褐铁

7、矿。 4Fe S2 + O2 + H 2O Fe2O 3 +H2SO4 黄铁矿 褐铁矿 铁帽找矿的标志。,15,（2）溶解作用：,除易溶盐类以外，其它组成岩石的各种矿物都程度不同的溶解于水。矿物的溶解主要受其溶解度大小的影响。,常见矿物依溶解度大小，可排列如下： 岩盐-石膏-方解石-橄榄石-辉石-角闪石-滑石-蛇纹石-绿帘石-正长石-黑云母-白云母-石英。,易溶物质随水流失，难溶解物残留原地。溶解的孔隙削弱了颗粒之间的结合力，有利于物理风化的进行,新汶 碳酸盐岩,16,（3） 水解作用矿物与水中的 OH-或 H+发生离子间的化学反应，形成含（OH)-的矿物。 如：正长石水解形成高岭土。 4KA

8、lSi3O8 + 6H2O = Al4Si4O10 （OH) 8+4SiO 2 +4K(OH) 正长石 高岭土 在湿热条件下，高岭土进一步水解形成铝土矿， Al4Si4O10 （OH) 8+ mH2O =2 Al2O3mH2O + 4SiO 2 +4 H2O 高岭土 铝土矿,新汶,17,（4）碳酸盐化作用矿物与水反应形成易溶的碳酸盐的过程。 如正长石的碳酸盐化： KAlSi3O8 + H2O + CO2 = Al4Si4O10 （OH)8+SiO2 +K2CO3 高岭土 （5）水合作用： 矿物与水接触后发生反应， 吸收一定数量的水分子到矿物晶格中，形成含水矿物。 水合作用产生的含水矿物，改变了

9、矿物的原有结构，硬度一般降低，体积膨胀，对围岩产生压力，促使岩石破坏。如硬石膏经水合作用形成石膏，硬度由23，体积增加60%。 CaSO4 + 2H2O = CaSO4 2H2O,化学风化作用的产物：溶液、新矿物、难溶矿物,18,硬石膏,石膏,19,3、生物风化作用 它是指生物对岩石、矿物产生破坏的作用。又分为： （1）生物机械风化作用生物在生长或生活过程中对地表岩石、矿物的机械破坏作用。,如根劈作用：植物扎根在岩石孔隙中，随着植物的生长，根系变粗增长增多，对周围岩石产生压力，迫使岩石裂隙扩大从而引起岩石崩解。,20,植物根劈,秦皇岛 黑山窑,21,（2）生物化学风化作用通过生物在新陈代谢中的

10、分泌物和死亡之后腐烂分解出来的物质对地表岩石、矿物腐蚀产生的破坏作用。 生物在新陈代谢过程中，一方面从土壤和岩石中吸取养分，而另一方面又分泌有机酸、碳酸、硝酸等酸类物质以分解矿物，促使矿物中一些活泼的金属阳离子（Na+、K+）游离出来，一部分供生物吸收，另一部分随水溶液带走，从而使岩石破碎。生物死亡之后逐渐聚集起来，在还原环境下发生腐烂分解，形成一种暗黑色胶状物质，称腐殖质，它含有机酸，对矿物、岩石有着腐蚀作用，使它们分解、破碎。,母岩的风化产物： 其一，陆源碎屑物质：母岩遭受机械风化后破碎而成的碎屑物质 其二，粘土物质：主要是母岩化学风化中由长石分解而成。 其三，化学及生物化学物质：来源于母

11、岩中的铁镁矿物、长石矿物的化学分解，主要是Al2O3、Fe2O3、FeO、SiO2、CaO、Na2O、K2O、MgO等。以胶体和真溶液的形式被水带走,22,（二）影响风化作用的因素,1、自然地理条件,（1）气候因素： 降水量和温度是控制岩石风化的主要气候因素。 气候干燥的荒漠及寒冷地区生物少，降水极少或以固态水形式存在，以物理风化为主；地表附近通常为大小不等的岩石碎块或原始的未经风化的基岩露头，极少见到土壤。 气候炎热、潮湿的热带多雨森林区降雨量大，生物繁茂，化学风化和生物风化都十分强烈。甚至稳定的硅酸盐矿物也可以彻底风化分解，形成残余粘土，及残余矿床。土壤层很厚。 降雨量和温度介于上述两区之

12、间的温带地区其风化作用速度、类型以及风化的土壤层厚度都介于二者之间。,23,24,（2）地形因素： 通常，陡坡处生物少，以机械风化作用为主，风化后的产物很快崩落至坡角， 使陡坡岩石裸露，继续遭受机械风化。,25,2、岩性的影响 （1）岩石的矿物成分： 高温、高压下先结晶的矿物易风化； 较低温、低压下后结晶的矿物相对稳定。 单矿物组成的岩石，与复矿岩相比，其抗风化能力强。,鲍文反应系列,26,（2）岩石的结构、构造 岩石的矿物结晶程度、颗粒的均匀程度、孔隙大小和胶结程度等都对风化作用有影响。相同气候条件下， 非晶质、细粒、等粒结构的岩石：抗风化能力较强。 孔隙度大：由于颗粒与水体的接触面积大，更

13、易化学风化。 节理、裂隙、断裂的发育有利于水溶液渗透、流动和生物活动，易于风化作用进行。如球形风化。,差异风化： 因矿物成分、结构、构造等的差异，使地表形成凹凸不平的地貌。,27,球状风化形成示意图,球形风化产生原因： 发育几组交叉的节理； 厚层块状； 等粒结构；,28,球形风化,秦皇岛 太原组,29,（三）风化壳及研究意义,1、风化壳岩石风化后的残积物与经生物风化作用形成的土壤层等在陆地上形成的不连续薄层。 风化壳的厚薄取决于岩石性质、气候和地形等条件。 2、风化壳结构： 最上部： 土壤层 残积层 半风化的岩石 底部： 基岩,30,.土壤层： 呈深褐、灰色，质细且疏松，富含腐殖质，植物根系较多。原岩的矿物成分、结构基本消失。厚薄不一，以2050cm 较多。常是综合风化作用的结果。 .残积层： 呈黄褐、褐红色，质细松软，原岩的结构、构造消失，主要由粘土矿物组成，一般不含腐殖质。原岩中的黑云母风化成蛭石，长石类矿物风化成高岭土等。以化学风化作用为主。 .半风化层： 呈淡褐色，原岩的结构、构造部分保存，但岩石