第十章 风化作用 10

第十章 风化作用

——组成地壳的岩石在地表的常温、常压下，由于气温变化气体水容液及生物的共同作用，在原地遭受破坏的过程。

三大岩类的形成环境与地表相比都具有较高的温度和压力，当暴露到地区性表这样一个新环境进，岩石性质不稳定，促使岩石在地表原地遭受破坏的作用称风化作用。

§１．风化作用的类型

根据岩石遭受破坏的性质及方式分阶段为物理风化作用，化学风化作用，生物风化作用。

一、物理风化作用

使岩石和矿物发生破坏而不明显地改变其化学成分的作用过程。 （一）主要方式 １． 热胀冷缩

由于温差的影响，尤其短内温度的聚变，使岩石强烈的热胀冷缩后剥落、碎裂。

① 矿物在昼夜温差很大的地区（沙漠地区）日:60-70℃;夜<0℃易碎裂； ② 岩石由多种矿物组成,不同矿物有不同的膨胀系数，差异性膨胀，破坏了 矿物间的结合力。使岩石发生碎裂。 ２．冰劈作用

相同重量的水结晶成冰时的体积>融化时的体积 岩石裂隙充填有地表水及地下水，这些水当温度降至℃时结晶冰，结冰的过程就体积膨胀的过程,对裂隙周围产生压力使裂隙扩大，如果冻结和融化反复交替进就必然使裂隙增多扩大最终岩石崩裂——冰劈作用。

冰劈作用的实质是冻融交替。因此昼夜温度在０℃上下，波动的地区，岩石的洋劈作用最为强烈，而长年寒冷的地区水终年结冰，冰劈作用并不很强烈。

３．层裂

地下深处的岩石受到上覆岩石被剥蚀掉，使原来深处的岩石出露地表进，上伏岩石压力使消除，露出地表的岩石产生向上的膨胀，出现一些平等于地面的裂隙。

４．盐类的潮解与结晶对岩石的搏裂

潮解性盐类夜晚吸收水分、熔解，白天在阳光蒸发下，结晶—对岩石有压

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力交替反复使岩石碎裂。

（二）、物理风化的结果

岩石机械破坏、产物——大小不等，较角分明的岩石碎屑。覆盖在基（未受风化的母岩）之上，成分与基岩大体一致。

二、化学风化作用

地表岩石受水、氧及二氧化碳的作用而发生化学成分的变化，并产生新矿物的作用。（原生矿物质>石生矿物） （一） 主要方式

1．溶解作用

水是溶剂，含一些酸碱物质，具较强溶解务，不溶解岩石中的矿物。 不同的矿物有不同的溶解度。

方解石 > 白云石 > 橄榄石 > 辉石 > 角石 > 长石 > 石英

溶解作用使岩石中易溶物质随水流失，难溶解残留原地。溶解的空隙削弱了颗粒之间的结合力，有利于物理风化的进行。

2. 水化作用

有些矿物与水作用时，能吸收水分子作为自己成分（结晶水或结构水）形成新矿物。

硬石膏 石膏（ＣaSO4〃2H2O） ＣaSO4+2H2O > ＣaSO4〃2H2O

3．水解作用

强酸弱碱或强碱弱酸的盐类矿物，遇水后发生水解并与OH-H+反应生成新的矿物。造岩矿物多是硅酸盐，硅酸成属，强碱弱酸。

正长石

高岭石

流失

4K[AlSi308] +6H20 AI[Sl4O10][OH]8 +8SiO2 + 4KOH

4. 碳酸化作用

溶于水中的CO2形成CO3、HCO3离子与矿物中金属离子结合成易溶的碳酸盐类，随水流失，原有矿物分解成新矿物残留。

5. 氧化作用

地下一些元素低价化合物的矿物在地表富氧的条件下，转化为高价化合物原有矿物解体，形成新矿物的过程。

矿物中元素与氧结合，形成新矿物，氧化作用尤其对金属矿物和含铁矿

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物的风化表现强烈。 （二） 风化结果

1．一部分溶于水 流失 ：易溶物k、Na、OH化物易溶盐。

2． 残留原地：Si、AI、Fe、高岭石、蛋白石、铝土矿、褐铁矿。

三、 生物风化作用

生物活动对岩矿的破坏

生物物理风化作用 生物化学风化作用

(一) 生物物理风化作用.

生物活动使岩石机械破坏

１． 根劈

２． 动物钻洞、挖土 ３． 人类活动

（二） 生物化学风化作用

生物生长中新存代谢及遗体腐烂分解而与岩石发生化学反应，促使

岩石破坏的作用。微生物分泌各种酸类与矿物元素仅使岩石被腐蚀破坏，动植物遗体腐烂分解，腐植质，腐植酸对与元素形成矿物。

吸收矿物中某些元素 分泌各种酸类溶解岩石 植物生长中 （三） 生物风化结果

岩石碎块

土壤 —----（含腐植质的松散物）。

四、各种风化作用的关系

同时发生、 相互影响、互相促进的

物理风化使岩石破碎大 小表面增大，有利于水溶液的渗透为化学风化提供了良好的条件。 化学风化溶解了岩石中易溶物质，改变了岩石的物理性质（致密疏松）从而加速了物理风化的进行。但在不同的自然条件下表现的风化类型的强弱、主次程度不同。

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§2.影响风化作用的因素

一、气候的影响 气候影响到 地表温度 降水量 降水性质 水溶液性质 生物活动状况

干冷地区：物理风化为主，程度差，速度慢，产物以岩石碎屑为主。 显热地区：化学风化为主，生物风化，程度高，速度快，矿物分解彻底。 产物以大量残留粘土为主，

同样的石灰岩在干冷、湿热地区风化作用程度和类型不同。 二、 地形条件的影响

山区地形条件影响最为突出 由山顶到山角不同海拨及气候有明显的垂直分带，因此形成不同高度，风化类型和风化程度不同。

山顶—物理风化强烈。

山角下—化学风化生物风化为主。

地势 陡：风化碎屑物很快剥蚀掉，易于物理风化的进行。 缓：生物化学同风化为主。 干冷地区 低 固体 酸性少 少 温热地区 高 大 雨 酸性水 多

三、 岩石性质的影响 （一）岩石类型：

1．出露地表的三大岩类抗风化的能力不同。

沉积岩（碎屑岩 > 化学岩、生物岩） 岩浆岩（酸性岩 > 基性岩） 变质央 (浅变质 > 深变质) 2．不同矿物抗风能力不同（石英、方解石）

火成岩中抗风化能力增强与鲍温反应系列相反。 单矿物岩石—— 抗物理风化能力强。

复矿物岩石 —— 抗物理风化能力弱，有利物理风化。

不同元素具有不同的化学活性，性质活泼，性质活泼的元素易化学风化。

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同种元素在不同的化不物中风化性质不同， 石灰岩中的Ca易风化

斜长石中的Ca难风化 （二）岩石结构、构造

颗粒均匀>粒级差大的岩石

结构 基底或胶结>孔隙式胶结 胶结物成分：Si>Ca>泥

四、 地质构造的影响

凡构造运动造成的岩石裂隙发育的岩层利于风化作用的进行。

构造 1. 背斜顶部：张裂隙发育 2. 断层带两侧节理裂浮多易风化 差异风化——在相同的风化作用条件，抗风化能力不一致的岩石，

表现出程度不等的风化速度，因而在表面形成凹凸不齐的现象。 抗风化能力不同的岩石组合在一起，同一地无遭受风化的背景，长期的风化作用形成地表凹凸不平，称差异风化作用。

球状风化 —— 由于大角度相交的节理切割火成岩体，在节理处强烈

的风化作用造成的一种自然现象。

自然界中影响风化的因素是综合起作用的

§3.风化作用的产物

一、类型 碎屑物 难溶物 溶解物 残积物 残积物 基 岩 过度

二、风化壳

残积不连续的薄壳覆盖在基岩上，称风化壳。风化壳中成分类型及薄厚发育状况与基岩有关、与气候有关、与地形有关、与剥蚀作用程度有关。 （一）古风化壳

地史时期的风化壳，未剥蚀掉被覆盖保留下来。如华北 O2——C2 （铝土矿层）。

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