第五章地貌學(xué)講授：陳詩越第三節(jié)風(fēng)化作用與重力地貌風(fēng)化作用風(fēng)化殼重力地貌一、風(fēng)化作用1、風(fēng)化的概念：出露地表的巖石，在太陽能、大氣和生物的作用下，發(fā)生崩解和破碎，變?yōu)樗缮⒌乃樾嘉?，這種在原地發(fā)生的物理和化學(xué)變化稱為風(fēng)化作用(weathering)。

（1）物理風(fēng)化(physicalweathering)

物理風(fēng)化指由脹縮的變化引起的機械崩解作用，故又稱機械風(fēng)化。溫度的季節(jié)變化和晝夜變化，使巖石表層經(jīng)受長期的熱脹冷縮而崩解分裂，由大塊變成小塊，由小塊變成更小的碎屑，以至成為砂粒，但其化學(xué)成分不變。此外，在巖石裂隙和孔隙中的水冷卻結(jié)冰時，體積增大9％，這時對圍巖的壓力可達6000千克每平方厘米，如此凍融反復(fù)進行，對巖石產(chǎn)生巨大的破壞力，并使其崩解、破碎，這種作用又稱凍融風(fēng)化作用．

化學(xué)風(fēng)化指巖石表面在水、氧、二氧化碳、有機酸等作用下產(chǎn)生溶解、結(jié)晶、水化、水解，碳酸化和氧化等一系列復(fù)雜的化學(xué)變化。在強烈的化學(xué)作用下，不僅巖石的結(jié)構(gòu)成分受破壞變成松散的土層，而且礦物成分也發(fā)生變化。

(2)化學(xué)風(fēng)化(chemicalweathering)

生物風(fēng)化指生物在其生長和分解過程中，使巖石礦物受到物理和化學(xué)作用。生物的物理風(fēng)化作用包括植物根系發(fā)育(樹根發(fā)育可對圍巖產(chǎn)生10--15千克每平方厘米的作用力)，動物如蚯蚓、田鼠和螞蟻等挖掘洞穴，使巖石礦物遭受機械破壞。生物在礦物遭受破壞的過程中，一方面從巖石礦物中吸取養(yǎng)分，另一方面也分泌出各種酸，如碳酸、硝酸和各種有機酸等，對巖石礦物進行強烈化學(xué)分解，即產(chǎn)生生物化學(xué)風(fēng)化作用。(3)生物風(fēng)化(biogicalweathering)(1)氣候因素

氣候?qū)︼L(fēng)化的影響主要通過氣溫和降水量來實現(xiàn)。氣溫年較差和日較差大，·有利于物理風(fēng)化作用的進行。氣溫的高低對礦物的溶解度、水溶液的濃度和化學(xué)反應(yīng)速度等有很大影響。降雨量的多寡除影響地面沖刷外，對化學(xué)風(fēng)化和生物風(fēng)化起重要作用，因此不同氣候帶的風(fēng)化作用有明顯差異。

3、影響風(fēng)化作用的因素

①極地和高山地帶：終年溫度在0℃以下，以凍融作用為主，化學(xué)作用緩慢，故長期處于物理風(fēng)化階段。②干旱荒漠地帶：日照強，溫度日較差大，年降水量小于250毫米，蒸發(fā)量大于降水量。在這種情況下，化學(xué)風(fēng)化除氧化外，溶解和水化學(xué)作用也有發(fā)生，但氯化物和硫酸鹽不能全部被淋溶，故仍處于物理風(fēng)化為主的階段。

③半干旱草原地帶：日照強，年降水量250--500毫米，蒸發(fā)量大于降水量。物理風(fēng)化作用強，而化學(xué)風(fēng)化作用亦較活躍。氯化物和硫酸鹽等大部分被淋溶，鈣鎂鹽類則相對富集，形成鈣積層，故處于富鈣階段。④半濕潤森林草原地帶：年降水500--750毫米，蒸發(fā)量與降水量大致相等。以化學(xué)風(fēng)化為主，處于富鈣或富硅鋁兩階段之間。

坡度、高度和切割程度的不同，使風(fēng)化的深度、厚度和強度有所差別。緩坡上的風(fēng)化強度和深度比陡坡強。不同坡向和不同高度通過溫度、水濕條件差異，間接地影響風(fēng)化。地形切割程度不同，不僅使地表和地下水的循環(huán)條件不一樣，而且造成小氣候差異，對化學(xué)和物理風(fēng)化的進行有顯著的影響。

(2)地形因素

巖石的礦物成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造都直接影響風(fēng)化作用。巖石的抗風(fēng)化能力取決于組成巖石的曠物成分，而各種礦物對化學(xué)風(fēng)化的抵抗能力，即它們的相對穩(wěn)定性差別很大(表3-1)。

(3)地質(zhì)因素表3-1化學(xué)風(fēng)化對造巖礦物的相對穩(wěn)定性

相對穩(wěn)定性造巖礦物

極穩(wěn)定穩(wěn)定不大穩(wěn)定

不穩(wěn)定石英

白云母，正長石，微斜長石，酸性斜石

普通角閃石，輝石類基性斜長石，堿性角閃石，黑云母，普通輝石，橄欖石，海綠石，方解石，白云石，石膏

花崗巖含有較多的石英和長石，即含有較多的硅鋁元素，而含鈣量很少，可較快地進入硅鋁化階段，容易形成富含石英和高嶺土的風(fēng)化殼。玄武巖含鈣多，因此碳酸鹽化階段較長，碳酸鈣的白色薄膜可包裹巖石碎屑。橄欖石等超基性巖，含鐵量高，形成含褐鐵礦和針鐵礦等風(fēng)化殼，此即殘積鐵礦，在一定的條件下還可形成殘積鎳礦。

砂巖含硅多，形成石英砂，蛋白石等風(fēng)化殼。頁巖、板巖為不含碳酸鹽的粘土質(zhì)巖石，形成粘土風(fēng)化殼。石灰?guī)r、泥灰?guī)r和白云巖等含碳酸鹽的巖石，易受化學(xué)風(fēng)化和溶解，當(dāng)可溶解的碳酸鈣被帶走后，余下雜質(zhì)則形成殘積層，一般為黃色或紅褐色塑性相當(dāng)大的粘土，只有在其下部才有石灰?guī)r碎屑。

巖石的礦物結(jié)構(gòu)也影響風(fēng)化作用，由粗粒結(jié)構(gòu)礦物組成的巖石比細粒的容易風(fēng)化。粒度差異大的比等粒礦物組成的巖石容易風(fēng)化。致密等粒礦物組成的巖石，如花崗巖和玄武巖具有三組相互直交的原生節(jié)理，易形成球狀風(fēng)化及層層剝離現(xiàn)象。⑴、風(fēng)化帶

地殼最上部發(fā)生風(fēng)化作用的地帶。風(fēng)化帶的深度由于風(fēng)化作用的因素、方式和強度的不同而不同，從地表向地下依次出現(xiàn)全風(fēng)化帶、強風(fēng)化帶和弱風(fēng)化帶。二、風(fēng)化殼

1、概念

風(fēng)化作用使地球表面和接近地表的巖石圈遭受物理破壞和化學(xué)分解，有的僅在結(jié)構(gòu)上發(fā)生變化，有的成分亦發(fā)生變化，并在原地生成松散的堆積物，稱殘積物，其巖性與原來基巖相似，但又不完全相同⑵、殘積物(eluvium)風(fēng)化殼剖面示意圖①、巖石成分、礦物成分、化學(xué)成分和下伏基巖有密切的聯(lián)系；②、是基巖風(fēng)化破碎后留在原地的風(fēng)化物質(zhì)，未經(jīng)搬運磨圓，未經(jīng)分選，不具層理；③、殘積物經(jīng)長期風(fēng)化，所形成粘土礦物，常粘附在石英砂的表面；④、殘積物的結(jié)構(gòu)等特征向下伏基巖逐漸過渡；⑤、由上而下風(fēng)化程度逐漸減弱，顆粒由細變粗。

2、殘積物的特征

風(fēng)化殼形成后，被后來的各種堆積物覆蓋，而保留下來的風(fēng)化殼稱為古風(fēng)化殼(paleo-weatheredcrust)，在一定的地形構(gòu)造條件下，可形成多層古風(fēng)化殼。古風(fēng)化殼

成土作用是指殘積物的表層在一定條件下發(fā)育成土壤的過程。即殘積物的表層，通過生物風(fēng)化、物理風(fēng)化和化學(xué)風(fēng)化發(fā)生了物質(zhì)移動和能量轉(zhuǎn)化。它包括了土體內(nèi)有機質(zhì)的積聚和分解，礦物的形成和破壞，元素的遷移和變換，土壤剖面結(jié)構(gòu)的形成和發(fā)展，這一切就是土壤的形成過程。

4、成土作用(soilformingprocess)

土壤是殘積物的表層，經(jīng)成土作用發(fā)育而成，即經(jīng)有機酸對殘積物發(fā)生生物化學(xué)作用，使土質(zhì)富含腐殖質(zhì)而具有肥力。殘積物與土壤最根本的區(qū)別是它不具有肥力。其次土壤形成速度比風(fēng)化殼和殘積物的形成快得多。在濕熱氣候條件下，形成一個完整的風(fēng)化殼，需要幾十萬年到幾百萬年，而在同樣氣候條件下，形成土壤剖面只需幾十年或幾百年。

①、土壤與殘積物的區(qū)別現(xiàn)代土壤是指在現(xiàn)代成土條件下發(fā)育而成的土壤。

森林土壤是在濕潤、半濕潤區(qū)域森林植被下發(fā)育的土壤。從寒帶到熱帶除干旱和半干旱地區(qū)外均有森林土壤分布，包括灰化土、灰黑土(灰色森林土)、棕壤、褐土、黃壤和紅壤等。

②、現(xiàn)代土壤

草原土壤

草原土壤是在半干旱草原區(qū)形成的土壤。包括黑鈣土、棕鈣土、灰鈣土以及草原紅土等。

②、現(xiàn)代土壤

荒漠土

干旱地區(qū)發(fā)育的土壤。包括灰漠土、灰棕漠土和棕漠土等。我國荒漠土分布在新疆、甘肅、青海、寧夏等省區(qū)。由于降水稀少等原因，巖石風(fēng)化和成土作用微弱，土體中元素很少遷移，碳酸鈣在土壤表面積聚，即使較易移動的石膏和易溶鹽類亦淋洗不深，有機質(zhì)含量少，大多在0．5％--0．3％以下。②、現(xiàn)代土壤

古土壤是指非現(xiàn)代成土條件下形成的土壤。古土壤形成于第四紀(jì)及第三紀(jì)末，具有埋藏或非埋藏的表面。

③、古土壤(paleosoil)

古土壤與現(xiàn)代土壤的區(qū)別:古土壤的剖面一般不完整，大多沒有腐殖質(zhì)層，即使有也由于易遭分解而顏色變淺，或易遭炭化而染成黑棕色。淋溶層下部與淀積層則為質(zhì)地較粘的粘化層，因鐵的富集，顏色帶紅。淀積層下部為富含碳酸鈣的淀積層，常聚集形成鈣結(jié)核或姜結(jié)石。現(xiàn)代土壤一般有完整的剖面，有色暗的腐殖質(zhì)層，淋溶層的顏色較淺，其粘性不如古土壤。

③、古土壤

古土壤的存在，表示當(dāng)時地面穩(wěn)定，既沒有強烈的剝蝕，也沒有快速的堆積，使土壤發(fā)育較充分。故可根據(jù)古土壤的剖面特征及埋藏條件等來研究第四紀(jì)古氣候、古地貌等，古土壤也是劃分第四紀(jì)地層和冰期、間冰期的重要依據(jù)。③、古土壤三、重力地貌塊體運動崩塌滑坡蠕動（一）、塊體運動巖體和土體在重力作用及地表水地下水影響下沿坡向下運動稱為塊體運動(massmovement)?？煞譃楸缆?、滑落和蠕動三類。塊體運動地貌類型圖1、基本要素崩塌(collapse)是指斜坡上的巖土塊體，在重力作用下，突然發(fā)生沿坡向下急劇傾倒、崩落現(xiàn)象。崩塌的運動速度很快，有時可以達到自由落體的速度。崩塌的體積可以從小于1立方米直到若干1億立方米。如川藏公路1968年發(fā)生的拉月大崩塌，就有600米厚的巖層發(fā)生崩塌。一個典型的崩塌，必須具備母體、破裂壁、錐形堆積體等基本要素。（二）、崩塌及崩積物2、形成條件(1)地形條件地形條件包括坡度和坡地相對高度。坡度對崩塌的影響最明顯，一般說來，由松散碎屑組成的坡地，當(dāng)坡度超過它的休止角時則可出現(xiàn)崩塌。由堅硬巖石組成的坡地，坡度一般要在50°~60°以上時才能出現(xiàn)崩塌。崩塌發(fā)生的最佳地形坡度是45°—60°之間。（二）、崩塌及崩積物2、形成條件(2)地質(zhì)條件在節(jié)理和斷層發(fā)育的山坡上，巖石破碎，很易發(fā)生崩塌。當(dāng)?shù)貙觾A向和山坡坡向一致，而地層傾角小于山坡坡度時，常沿地層層面發(fā)生崩塌。軟硬巖性的地層呈互層時，較軟巖層易受風(fēng)化，形成凹坡，豎硬巖層形成陡壁或突出成懸崖，易發(fā)生崩塌。（二）、崩塌及崩積物2、形成條件(3)氣候條件崩塌通常發(fā)生在降雨季節(jié)。很多崩塌發(fā)生在暴雨時或暴雨后不久。暴雨增加了巖體負荷，破壞了巖體結(jié)構(gòu)，軟化了粘土層夾層，減低了巖體之間的聚結(jié)力，加大下滑力并使上覆巖塊失去支撐而引起崩塌。（二）、崩塌及崩積物（二）、崩塌及崩積物2、形成條件(4)地震因素地震是崩塌的觸發(fā)因素。地震時，能形成數(shù)量多而規(guī)模很大的崩塌體。例如，1920年寧夏海原8.5級地震，僅在極震區(qū)就有650多處發(fā)生大規(guī)模的崩塌。（二）、崩塌及崩積物2、形成條件(5)人為因素在山區(qū)進行各種工程建設(shè)時，如不顧及地形條件，任意開挖，常使山坡平衡遭到破壞而發(fā)生崩塌。另外，任意砍伐森林和在陡坡上開墾荒地也常引起崩塌。3、倒石堆(talus)崩塌下落的大量石塊、碎屑物或土體都堆積在陡崖的坡腳或較開闊的山麓地帶，形成的崩塌堆稱倒石堆(巖屑堆或巖堆)。

（二）、崩塌及崩積物3、倒石堆倒石堆是一種傾卸式的急劇堆積，結(jié)構(gòu)多呈松散、雜亂、多孔隙、大小混雜而無層理。倒石堆塊體的大小從錐底到錐尖逐漸減??；先崩塌的巖土塊堆積在下面，后崩塌的蓋在上面。由于每次崩塌的強弱不同，形成碎屑大小不等的近似互層，因此，有時在倒石堆剖面上可以看到假層理現(xiàn)象。

（二）、崩塌及崩積物崩落地貌

4、工程治理在山區(qū)經(jīng)常發(fā)生崩塌，使村莊、道路和渠道常受破壞，造成災(zāi)害。防治首要的工作是圈定崩塌區(qū)和近期可能發(fā)生崩塌區(qū)的范圍，查明與成災(zāi)密切有關(guān)崩塌體的詳細情況，然后再制定處理措施。（二）、崩塌及崩積物

4、工程治理如果倒石堆正在發(fā)育，在工程建設(shè)規(guī)劃時應(yīng)盡量避開或繞過，對表層、局部的不穩(wěn)定巖體，可采用清挖、錨固、網(wǎng)包或欄檔等工程加固處理。對已基本穩(wěn)定的倒石堆，通過適當(dāng)?shù)牡鼗庸烫幚?，可考慮利用。要注意的是必須防止地表水的集中和大量的滲入。通過地下?lián)跛蚺潘こ逃行Ы档推涞叵滤?，對提高倒石堆的整體穩(wěn)定性將有重要的意義。（二）、崩塌及崩積物

滑坡(landslide)系指構(gòu)成斜坡上的巖土體在重力作用下失穩(wěn)，沿著坡體內(nèi)部的一個(或幾個)軟弱面(滑動面)發(fā)生剪切而產(chǎn)生整體性下滑的現(xiàn)象。（三）、滑坡①、滑坡體斜坡上向下滑動的那部分巖(土)體稱為滑坡體。它以滑動面與下伏未滑動地層分隔開來。滑坡體雖有局部的土石松動破碎，但因呈整體下滑，移位之后，基本保持原有的層位關(guān)系和節(jié)理、構(gòu)造的特點?；麦w的規(guī)模大小不一，從幾十立方米到幾億立方米不等。（三）、滑坡1、滑坡要素（三）、滑坡

1、滑坡要素

②、滑動面和滑動帶滑坡體沿其滑動的面稱滑動面。在均質(zhì)土體中滑動面呈圓弧形。滑動面有時只有一個，有時有幾個，故可分出主滑動面和分支滑動面。沿滑動面有時可見擦痕及磨光面。有時在滑動面附近的土體有一層明顯揉皺的結(jié)構(gòu)擾動帶，稱為滑動帶?；瑒訋У暮癖〔灰?，從幾厘米到數(shù)米不等。

（三）、滑坡

1、滑坡要素③、滑坡床(滑床)指滑動面以下的穩(wěn)定巖土體?；麓才c地面的交界線稱為滑坡周界，它圈定了滑坡作用的范圍。⑴、滑坡壁和滑坡臺階滑坡體與坡上方未動土石體之間，由一半圓形的圍椅狀陡崖分開，這個陡崖稱為滑坡壁。一般坡度為60°～80°，高度數(shù)厘米至數(shù)米不等?；卤谑腔瑒用娴某雎恫糠郑母叨却砘孪禄木嚯x?；卤谏铣Ａ粲胁梁?。（三）、滑坡

2、滑坡地貌形態(tài)⑴、滑坡壁和滑坡臺階滑坡體下滑時，由于上下各段滑動速度的差異，或滑動時間的先后不同，常產(chǎn)生分支滑動面，把滑坡體分裂成幾塊滑體?；w之間相互錯斷，構(gòu)成階梯狀的地面，叫滑坡臺階。因滑體沿弧形滑動面滑動，故滑坡臺階原地面皆向內(nèi)傾斜呈反坡地形。這種反坡地形可由“醉漢樹”(“醉林”)反映出來。（三）、滑坡

2、滑坡地貌形態(tài)（三）、滑坡

2、滑坡地貌形態(tài)

⑵、滑坡洼地與滑坡湖滑坡體向下移時，在滑坡體與滑坡壁間由于土體外移以及滑坡體的反向傾斜而形成月牙形洼地，有時積水成湖，稱滑坡湖。此外，在滑坡臺階與鼓丘之間亦可有低洼凹地分布。

⑶、滑坡舌和滑坡鼓丘在滑坡體的前緣，形如舌狀地突出部分稱滑坡舌。有時因前面受阻，同時又受到后方土體的壓力作用，被擠壓而鼓起成弧形土脊，稱滑坡鼓丘。土脊上分布有扇狀張裂隙，脊內(nèi)土層常有褶皺構(gòu)造形態(tài)。

（三）、滑坡

2、滑坡地貌形態(tài)（三）、滑坡

2、滑坡地貌形態(tài)⑷、滑坡裂縫滑坡地面裂縫縱橫交錯，甚為破碎，按裂縫展布方向、位置、性質(zhì)，可劃分為四種：①后緣拉張裂縫；②前緣(下部)鼓張裂縫；③兩側(cè)羽狀剪切裂縫；④中部橫向“凸”型裂縫?；铝芽p3.影響滑坡的因素（1）地下水地下水可使土（巖）體發(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué)過程而失去穩(wěn)定，產(chǎn)生滑坡。如：a.土（巖）提顆粒間的孔隙水將降低顆粒間的吸附力；b.地下水能溶解土體中的膠結(jié)物；是土體失去黏結(jié)力；c.飽含水分的土（巖）體，增加土體單位體積的重量，因而加大平行滑動面的重力分力；d.地下水運動時，產(chǎn)生動壓力，能使土體發(fā)生滑動；e.地下水沿滑動面運動，使摩擦系數(shù)減小，阻力降低。3.影響滑坡的因素（2）地表水地表水對滑坡的影響表現(xiàn)為：a河水的侵蝕或海浪、湖浪的沖擊，在河岸、海岸和湖岸坡腳水面附近進行掏蝕，使岸坡物體失去支持而產(chǎn)生滑坡；b降雨或融雪時，將有一部分水分滲透到土壤中，將其浸潤而使之滑動。3.影響滑坡的因素（3）斜坡巖石結(jié)構(gòu)和巖性巖石結(jié)構(gòu)和滑坡的關(guān)系表現(xiàn)在滑坡常沿斷層面、節(jié)理面、巖層不整合面或巖層層面滑動，尤其在巖層傾向與斜坡傾向一致，而巖層傾角小于斜坡傾角時最易形成滑坡。3.影響滑坡的因素（4）地震地震對滑坡起觸發(fā)作用，一次大地震，常常形成許多規(guī)模巨大的滑坡。如1933年四川岷江上游疊溪地震，在數(shù)分鐘內(nèi)發(fā)生巨大滑坡（伴隨崩塌），約有1億立方米的土石滑動，形成100多米高的滑坡壁，滑坡體將岷江堵塞，有三處因堵塞積水成湖，高出原河床160多米。地震后20天，最上一個湖泊的湖水盈溢，注入下游湖中，至10月7日，又將下游湖注滿，水溢堤而出，至10月9日下午7時左右，堤壩崩潰，湖水傾出，猶如一道水墻直沖而下，水流經(jīng)過處，將兩岸村莊人畜和碎石全部卷走。3.影響滑坡的因素（5）人為因素人為因素大都是人工挖土，破壞斜坡穩(wěn)定而使滑坡發(fā)生滑動。如在可能發(fā)生滑坡的斜坡下部或在穩(wěn)定的古滑坡體的下方開挖土體，降低了支持上部土體的阻力而引起滑動。此外，人工在坡頂堆積廢渣土，加大坡頂載荷而引發(fā)滑坡；人工爆破或?qū)⑺胚M滑坡裂縫中，也將促使土體產(chǎn)生滑動。（1）、按物質(zhì)組成

土質(zhì)滑坡：粘土滑坡、黃土滑坡、碎屑堆積層滑坡

巖質(zhì)滑坡：風(fēng)化巖漿巖滑坡、沉積層滑坡、變質(zhì)片巖滑坡（三）、滑坡

4、滑坡的類型（三）、滑坡

4、滑坡的類型（2）、按滑動面與巖體結(jié)構(gòu)面之間的關(guān)系①同類土滑坡；②順層滑坡；③切層滑坡。（三）、滑坡

4、滑坡的類型（3）、按滑坡體厚度①淺層滑坡(厚度僅數(shù)米)；②中層滑坡(厚度為數(shù)米到