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1、第十章 风化作用风化作用的概念风化作用的概念 地表或接近地表的矿物和岩石，地表或接近地表的矿物和岩石，通过与大气、水和生物接触，发通过与大气、水和生物接触，发生物理崩解和化学分解，产生松生物理崩解和化学分解，产生松散碎屑物、化学溶液、残积物乃散碎屑物、化学溶液、残积物乃至土壤的过程。至土壤的过程。一、物理风化作用一、物理风化作用 .（机械风化）。（机械风化）。1 概念：地表岩石因温度变更在原地发生概念：地表岩石因温度变更在原地发生 机械破坏而不机械破坏而不变更更学成分的作用变更更学成分的作用.2 物理风化作用类型物理风化作用类型 1)热胀冷缩；热胀冷缩；2)冰劈作用；冰劈作用；3)层裂；层裂；
2、4)盐分结晶的撑裂作用盐分结晶的撑裂作用温差风化温差风化温差风化温差风化1.1.白天白天白天白天 2.2.夜间夜间夜间夜间1）热胀冷缩热胀冷缩温度变更使岩石反复地表里不均地胀温度变更使岩石反复地表里不均地胀缩，产生垂直、平行于岩石表面的裂隙，彼此脱离，层缩，产生垂直、平行于岩石表面的裂隙，彼此脱离，层层剥落，使岩石裂开。层剥落，使岩石裂开。2)2)2)2)冰劈作用冰劈作用冰劈作用冰劈作用填充在岩石裂隙中的水分，因冰冻使岩填充在岩石裂隙中的水分，因冰冻使岩填充在岩石裂隙中的水分，因冰冻使岩填充在岩石裂隙中的水分，因冰冻使岩石机械裂开。石机械裂开。石机械裂开。石机械裂开。3)层裂层裂又称卸载作用。
3、岩石处在上覆压力之下，又称卸载作用。岩石处在上覆压力之下，一旦压力解除，便发生向上或向外的膨胀，形成一系列一旦压力解除，便发生向上或向外的膨胀，形成一系列平行于地面的裂隙。平行于地面的裂隙。常见于花岗岩出露区。常见于花岗岩出露区。洋葱构造洋葱构造4)撑裂作用撑裂作用 在干旱区，当岩石裂隙中的水溶解在干旱区，当岩石裂隙中的水溶解有大量的盐类矿物时，因含水量蒸发，有大量的盐类矿物时，因含水量蒸发，浓度达到过饱和，盐分再结晶，使体浓度达到过饱和，盐分再结晶，使体积增大，对围限它的裂隙产生膨胀压积增大，对围限它的裂隙产生膨胀压力，使裂隙扩大加深，以致岩石崩裂力，使裂隙扩大加深，以致岩石崩裂的作用。的作
4、用。二、化学风化作用二、化学风化作用概念：是指大气、水和水溶液的作用下岩石发生的化学概念：是指大气、水和水溶液的作用下岩石发生的化学分解过程。分解过程。特点：变更其物理状态，变更其化学成分，发生化学分特点：变更其物理状态，变更其化学成分，发生化学分解，形成新矿物。解，形成新矿物。1)溶解作用矿物溶于水的过程。溶解作用矿物溶于水的过程。2)水化作用有些矿物与水作用时，能够吸取水份作为自己水化作用有些矿物与水作用时，能够吸取水份作为自己 的组成部分，形成含水的新矿物。的组成部分，形成含水的新矿物。3)水解作用矿物的离解物与水中的水解作用矿物的离解物与水中的H+、OH-离子发生化学离子发生化学 反应
5、，形成新矿物。反应，形成新矿物。4)碳酸化作用矿物与水中碳酸化作用矿物与水中CO2结合生成易溶于水的碳酸盐，结合生成易溶于水的碳酸盐，使原有矿物分解的作用。使原有矿物分解的作用。5)氧化作用矿物中的低价元素与大气和水中的游离氧化合氧化作用矿物中的低价元素与大气和水中的游离氧化合 变为高价元素的作用。变为高价元素的作用。2 化学风化类型化学风化类型C Ch he em mi ic ca al l WWe ea at th he er ri in ng g3、化学风化的阶段、化学风化的阶段A.化学风化早期阶段化学风化早期阶段K、Na、Ca、Mg的氯化物和硫酸盐的氯化物和硫酸盐首先被淋溶，剩余首先被
6、淋溶，剩余Ca、Mg的碳酸盐，此阶段的碳酸盐，此阶段富碳酸盐阶段富碳酸盐阶段，产物，产物称为富称为富Ca、Mg残积层；残积层；B.化学风化中期阶段化学风化中期阶段Ca、Mg的的碳硫酸盐也被淋溶碳硫酸盐也被淋溶，剩余，剩余Al、Si的氧化物，的氧化物，此阶段此阶段富富Al、Si阶段阶段，产物称为富，产物称为富Al、Si残积层残积层（风化壳）（风化壳）；C.化学风化晚期阶段化学风化晚期阶段Si作为一种胶体也被淋溶，剩余作为一种胶体也被淋溶，剩余Al和和Fe的化合物，此阶段也叫的化合物，此阶段也叫富富Al、Fe阶段阶段，产物称为富，产物称为富Al、Fe残积残积层（风化壳）；层（风化壳）；固态产物：褐
7、铁矿和粘土矿物（包括高岭石），前者固态产物：褐铁矿和粘土矿物（包括高岭石），前者为黄褐色，后者为灰白色。二者混合形成红土。这是为黄褐色，后者为灰白色。二者混合形成红土。这是热带、亚热带地区多数岩石经化学风化后残留原地的热带、亚热带地区多数岩石经化学风化后残留原地的产物，即残积物。产物，即残积物。在金属硫化物矿床的上部，常发育以褐铁矿为主的残在金属硫化物矿床的上部，常发育以褐铁矿为主的残积物，称为铁帽。它往往被作为找寻地下隐伏的金属积物，称为铁帽。它往往被作为找寻地下隐伏的金属硫化物矿床的找矿标记。硫化物矿床的找矿标记。4)4)、化学风化作用的产物、化学风化作用的产物三、生物风化作用三、生物风化
8、作用 生物作用使岩石在原地发生破坏的过程。生物作用使岩石在原地发生破坏的过程。生物作用使岩石在原地发生破坏的过程。生物作用使岩石在原地发生破坏的过程。包括：生物物理风化、生物化学风化。包括：生物物理风化、生物化学风化。包括：生物物理风化、生物化学风化。包括：生物物理风化、生物化学风化。1、生物物理风化、生物物理风化 生物活动参与下的机械破坏作用：生物活动参与下的机械破坏作用：根劈；根劈；地下动物把地下岩屑带到地表；地下动物把地下岩屑带到地表；干脆在岩石上打洞干脆在岩石上打洞。2、生物化学风化、生物化学风化 菌类（微生物）作用产生酸性物质分解菌类（微生物）作用产生酸性物质分解岩石。该作用参与形成
9、矿物质和有机质共岩石。该作用参与形成矿物质和有机质共存的新物质存的新物质土壤。土壤。其次节其次节 制约岩石风化性质与特性的因素制约岩石风化性质与特性的因素一、气侯条件一、气侯条件二、地形地貌条件二、地形地貌条件三、岩石的特征三、岩石的特征四、地壳运动四、地壳运动五、人类活动五、人类活动降雨（湿度）降雨（湿度）化学风化有水的化学风化有水的参与，运动的水参与，运动的水及矿物质运移，及矿物质运移，破坏化学平衡，破坏化学平衡，促进反应不断进促进反应不断进行。水的加入使行。水的加入使风化向多样化、风化向多样化、深度发展。深度发展。一、气候因素一、气候因素温度温度温差大、冷热变更频繁利于物温差大、冷热变更
10、频繁利于物理风化；温度变更对岩石在水中的溶解理风化；温度变更对岩石在水中的溶解度和化学反应速度、水溶液浓度有较大度和化学反应速度、水溶液浓度有较大影响，影响化学风化速度。影响，影响化学风化速度。二、地形地貌二、地形地貌 地形影响气候及水文、光照、温差条件，流水地形影响气候及水文、光照、温差条件，流水侵蚀作用，残积物滞留条件。侵蚀作用，残积物滞留条件。l 高度高度 海拔高：以物理风化为主海拔高：以物理风化为主 海拔低：化学风化速度较快海拔低：化学风化速度较快l 坡度坡度 陡坡：风化速度较大，风化壳较薄陡坡：风化速度较大，风化壳较薄 缓坡：风化速度较慢，风化壳较厚缓坡：风化速度较慢，风化壳较厚1
11、1、岩石成分、岩石成分 1 1）矿物成分）矿物成分矿物成分抗风化实力：氧化物矿物成分抗风化实力：氧化物硅酸硅酸盐盐碳酸盐和硫化物碳酸盐和硫化物造岩矿物易溶解性依次：食盐、石膏、造岩矿物易溶解性依次：食盐、石膏、方解石、橄榄石、辉石、角闪石、滑方解石、橄榄石、辉石、角闪石、滑石、蛇纹石、绿帘石、正长石、黑云石、蛇纹石、绿帘石、正长石、黑云母、白云母、石英（最稳定）。母、白云母、石英（最稳定）。岩浆岩抗风化实力：岩浆岩抗风化实力：酸性岩酸性岩 中性岩中性岩 基性岩基性岩 超超基性岩基性岩 （花岗岩）（闪长岩）（花岗岩）（闪长岩）（辉长岩）（辉长岩）（橄榄岩）（橄榄岩）三三、岩性、岩性1 1、岩石成
12、分、岩石成分 2 2）化学成分）化学成分活动性强元素：活动性强元素：K K、NaNa等，随水流失。等，随水流失。活动性弱元素：活动性弱元素：FeFe、AlAl、Si Si等，残留原等，残留原地。地。含活动元素多者易于风化。同一种元含活动元素多者易于风化。同一种元素，所组成的化合物不同，岩石的抗素，所组成的化合物不同，岩石的抗风化实力也不同。风化实力也不同。三三、岩性、岩性三三、岩性因素、岩性因素2 2、结构特点、结构特点1)1)单一矿物组成的岩石抗风化实力较单一矿物组成的岩石抗风化实力较强：强：单矿岩单矿岩 复矿岩复矿岩2)2)矿物成分相同：等粒结构矿物成分相同：等粒结构不等粒不等粒结构，结构
13、，单粒结构岩石抗风化实力较强，单粒结构岩石抗风化实力较强，细粒细粒粗粒粗粒3)3)沉积岩胶结：沉积岩胶结：Si Si质胶结质胶结 Ca Ca质胶结质胶结 泥质胶结泥质胶结3 3、节理发育状况：、节理发育状况：节理破坏了岩石的连续性和完整性，增加了节理破坏了岩石的连续性和完整性，增加了 岩石的可渗透性，是促进岩石风化的因素岩石的可渗透性，是促进岩石风化的因素球形风化：几组方向的节理将岩石分球形风化：几组方向的节理将岩石分割成众多多面体的小块，多面体的边割成众多多面体的小块，多面体的边缘和隅角从多个方向受到温度及水溶缘和隅角从多个方向受到温度及水溶液等因素的作用，最先被破坏且破坏液等因素的作用，最
14、先被破坏且破坏深度较大，其棱角渐渐圆化，变成球深度较大，其棱角渐渐圆化，变成球形或椭球形，称。形或椭球形，称。spheroidal weathering（球形风化示意图）球形风化示意图）spheroidal weathering差异风化：抗风化实力不一的岩石共生差异风化：抗风化实力不一的岩石共生在一起，则抗风化实力强的岩石突出，在一起，则抗风化实力强的岩石突出，抗风化实力弱得凹入，称为。抗风化实力弱得凹入，称为。四、地壳运动四、地壳运动猛烈上升期：风化速度快，风化壳厚度猛烈上升期：风化速度快，风化壳厚度不大不大稳定期：风化彻底，风化壳厚度大稳定期：风化彻底，风化壳厚度大五、人类活动五、人类活动
15、 人工开挖基坑、边坡、隧洞、砍伐森人工开挖基坑、边坡、隧洞、砍伐森林等林等第三节第三节 风化作用的产物风化作用的产物一、风化产物的类型一、风化产物的类型 1、碎屑物质、碎屑物质 2、溶解物质、溶解物质 3、难溶物质、难溶物质二、残积物二、残积物概念：岩石风化后残留于原地的松散积概念：岩石风化后残留于原地的松散积累物。累物。特征：结构松散，碎屑大小不均，棱角特征：结构松散，碎屑大小不均，棱角显著，无层理，显著，无层理，多分布在分水岭、山坡和低凹地多分布在分水岭、山坡和低凹地带，顶部较平带，顶部较平 坦，底界起伏不平，与基岩呈过坦，底界起伏不平，与基岩呈过渡关系。具有垂渡关系。具有垂 直分带性。直
16、分带性。三、风化壳三、风化壳1、概念：指被风化的岩石圈的表层。、概念：指被风化的岩石圈的表层。2、古风化壳、古风化壳被较新岩层覆盖而保存下来的风化壳。被较新岩层覆盖而保存下来的风化壳。风化壳残积物在地壳表层分布很广泛，它不连续地覆盖风化壳残积物在地壳表层分布很广泛，它不连续地覆盖在地壳基岩上，形成一层薄的外壳。在地壳基岩上，形成一层薄的外壳。由于岩石中矿物的抗风化实力不同，随着风化作用的进行，由于岩石中矿物的抗风化实力不同，随着风化作用的进行，风化壳将保留某些特殊的矿物或成分，形成特殊的矿产。风化壳将保留某些特殊的矿物或成分，形成特殊的矿产。降水量越大，风化作用越猛烈。降水量越大，风化作用越猛
17、烈。古风化壳对古气候、古环境及构造活动等具有指示意义。古风化壳对古气候、古环境及构造活动等具有指示意义。四、土壤四、土壤概念：具有生长（高等植物）实力的残概念：具有生长（高等植物）实力的残积物的表层。积物的表层。成分：富含腐殖质、矿物质、水分成分：富含腐殖质、矿物质、水分和空气。和空气。厚度：一般是厚度：一般是5060cm到到12m，最厚可达最厚可达10余米。余米。Ultisols(老成土)Typical Soil ProfileABCDEA A腐植质层腐植质层腐植质层腐植质层B B淋滤层淋滤层淋滤层淋滤层C C淀积层淀积层淀积层淀积层D风化岩石风化岩石(母质层母质层)E E基岩基岩基岩基岩Typical Soil Profile五、风化地貌五、风化地貌1、概念：在岩石表面，由风化作用形、概念：在岩石表面，由风化作用形成的松散碎屑物简洁被流水、风等外力成的松散碎屑物简洁被流水、风等外力搬运走，使尚未被风化的岩石干脆袒露搬运走，使尚未被风化的岩石干脆袒露地面，构成一种地貌；主要由风化作用地面，构成一种地貌；主要由风化作用塑造而成的地貌，称为风化地貌。塑造而成的地貌，称为风化地貌。2、影响因素、影响因素3 3、类型、类型安徽黄山三清山三清山厦门鼓浪屿