1、第三節(jié) 外動(dòng)力地質(zhì)作用,1,外動(dòng)力地質(zhì)作用由外能引起的、作用于地殼表層的地質(zhì)作用。,“削高”是通過母巖風(fēng)化作用和各種外營(yíng)力對(duì)其產(chǎn)生剝蝕作用來達(dá)到，搬運(yùn)作用則將風(fēng)化剝蝕的產(chǎn)物運(yùn)輸?shù)降乇砩系耐莸刂?，通過沉積作用將洼地填高。外動(dòng)力地質(zhì)作用在“鏟高填低”過程中，不僅塑造出豐富多彩的地貌景觀，而且通過成巖作用將來自于母巖的風(fēng)化剝蝕產(chǎn)物轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N新的巖石即沉積巖。,內(nèi)動(dòng)力地質(zhì)作用控制地球表面起伏的總格局，外動(dòng)力地質(zhì)作用則在此基礎(chǔ)上“鏟高填低”，使地表趨于平坦。,2,外動(dòng)力地質(zhì)作用按作用方式分為： 風(fēng)化作用：暴露地表的巖石因長(zhǎng)期受到溫度、大氣、水以及生物等影響在原地發(fā)生機(jī)械破碎和化學(xué)分解的作用。 剝蝕作用

2、：在風(fēng)、河流、地下水、冰川、湖泊、海水的運(yùn)動(dòng)過程中，將地表巖石和礦物破壞并剝離原地的作用。 搬運(yùn)作用：風(fēng)化剝蝕的產(chǎn)物被流水、冰川、海洋、風(fēng)、重力等搬運(yùn)到其它地方的作用。 沉積作用：母巖風(fēng)化剝蝕的產(chǎn)物在搬運(yùn)過程中，由于介質(zhì)條件的變化而發(fā)生沉積，形成松散堆積物的作用。 成巖作用：松散的沉積物固結(jié)成堅(jiān)硬巖石的作用。,3,按動(dòng)力特征分為： 風(fēng)化作用 河流地質(zhì)作用 地下水地質(zhì)作用 海洋地質(zhì)作用 冰川地質(zhì)作用 風(fēng)的地質(zhì)作用,4,一 、 風(fēng)化作用,風(fēng)化作用暴露地表的巖石因長(zhǎng)期受到溫度、大氣、水以及生物等影響而發(fā)生機(jī)械破碎和化學(xué)分解的作用。,地表巖石巖漿巖、變質(zhì)巖、沉積巖 引起巖石破壞的因素溫度的變化、水、各

3、種酸的溶蝕作用及生物作用。 風(fēng)化作用發(fā)生地點(diǎn)：原地進(jìn)行 風(fēng)化作用類型：物理風(fēng)化作用、化學(xué)風(fēng)化作用 生物風(fēng)化作用,5,1、物理風(fēng)化作用 指巖石、礦物僅發(fā)生機(jī)械破碎的風(fēng)化作用，又稱為機(jī)械風(fēng)化作用。 機(jī)械風(fēng)化作用的產(chǎn)物大小混雜的碎屑。,（一）風(fēng)化作用的類型,6,2、影響物理風(fēng)化作用的因素： （1）溫度變化 熱脹冷縮 內(nèi)陸沙漠區(qū)常見日:60-70;夜0 巖石是熱的不良導(dǎo)體，導(dǎo)熱性較差，熱傳遞速度較慢。白天，巖石因陽(yáng)光照射溫度升高，表面體積膨脹，而內(nèi)部因傳熱慢很少受熱力的影響，造成巖石表層與內(nèi)部的溫度差，導(dǎo)致巖石形成平行于巖石表面的微小裂縫。夜間，巖石表面迅速冷卻收縮，而內(nèi)部因白天緩慢傳入的熱不易散發(fā)，

4、繼續(xù)處于膨脹狀態(tài)，從而形成一系列于巖石表面近于垂直的微小裂隙。這種作用反復(fù)進(jìn)行，導(dǎo)致巖石表面層層剝落，最終使巖石崩解成大大小小的碎塊。 大多數(shù)巖石由一種以上的礦物組成，不同的礦物其膨脹系數(shù)不同，在溫度作用下，熱脹差異也促使巖石松解、破壞。,7,巖石的熱脹冷縮,8,（2）巖石孔隙中水的結(jié)冰與溶解冰劈作用 中-高緯度的氣候環(huán)境中以及高海拔的地區(qū)常見 雨水或雪水滲入巖石裂縫或巖石的空隙中，當(dāng)溫度下降至零度時(shí)，水會(huì)凍結(jié)，體積發(fā)生膨脹（膨脹率約9%），對(duì)周圍巖石施加壓力，迫使巖石孔隙擴(kuò)大。當(dāng)溫度回升至零度以上時(shí)，冰融化，體積減小，地表水又將孔隙填滿。反復(fù)的凍結(jié)與溶化，促使巖石孔隙增多、擴(kuò)大，最終使巖石崩

5、解這一過程稱為冰劈作用。,9,冰劈作用,10,（3）鹽類結(jié)晶： 這種風(fēng)化作用常見于干旱和半干旱地區(qū)，其原理類似于冰劈作用。 在白天，因溫度升高，巖石中含鹽分溶液的水分蒸發(fā)，鹽分過飽和而結(jié)晶出來，體積增大，對(duì)裂隙周圍產(chǎn)生壓力，擴(kuò)大裂隙空間。如過飽和明礬溶液結(jié)晶后體積增大0.5，對(duì)圍巖產(chǎn)生4MPa 的壓力。在夜間，鹽類吸收大氣中或地下水的水分而溶解，溶液滲入巖石裂隙中。這種作用反復(fù)進(jìn)行，也會(huì)使巖石裂隙擴(kuò)大、崩解。在北方常聽人們說“墻腳被堿掉了”，實(shí)質(zhì)上就是該風(fēng)化作用的結(jié)果 。,11,（4）巖石的釋重 形成于地下深處的巖體，由于上覆巨厚的沉積物而承受巨大的靜壓力，由于地殼運(yùn)動(dòng)的抬升，上覆巖層遭受剝蝕

6、并被搬離原地，使地下深處的巖體出露于地表。隨著靜壓力的解除，巖體趨向于向上或向外產(chǎn)生膨脹，從而形成一系列與地表近于平行的大裂隙，破壞了巖體的完整性，為各種外動(dòng)力地質(zhì)作用奠定了基礎(chǔ)。,12,物理風(fēng)化使巖石逐漸破碎，形成陸源碎屑物質(zhì)，也為化學(xué)風(fēng)化提供有利條件。在高寒和干燥地區(qū)，物理風(fēng)化占優(yōu)勢(shì)。,13,2、化學(xué)風(fēng)化作用 巖石礦物在化學(xué)反應(yīng)過程中，被瓦解、破壞并產(chǎn)生新礦物的作用。 引起化學(xué)風(fēng)化作用的主要因素：氧和水溶液,化學(xué)風(fēng)化使巖石發(fā)生化學(xué)分解。在潮濕炎熱地區(qū)，化學(xué)風(fēng)化作用則占主導(dǎo)地位。,化學(xué)風(fēng)化產(chǎn)生麻點(diǎn),14,（1）氧化作用：指大氣圈或水中的氧與巖石元素之間的反應(yīng)。,如地表的黃鐵礦，氧化后形成褐鐵

7、礦。 4Fe S2 + O2 + H 2O Fe2O 3 +H2SO4 黃鐵礦 褐鐵礦 鐵帽找礦的標(biāo)志。,15,（2）溶解作用：,除易溶鹽類以外，其它組成巖石的各種礦物都程度不同的溶解于水。礦物的溶解主要受其溶解度大小的影響。,常見礦物依溶解度大小，可排列如下： 巖鹽-石膏-方解石-橄欖石-輝石-角閃石-滑石-蛇紋石-綠簾石-正長(zhǎng)石-黑云母-白云母-石英。,易溶物質(zhì)隨水流失，難溶解物殘留原地。溶解的孔隙削弱了顆粒之間的結(jié)合力，有利于物理風(fēng)化的進(jìn)行,新汶 碳酸鹽巖,16,（3） 水解作用礦物與水中的 OH-或 H+發(fā)生離子間的化學(xué)反應(yīng)，形成含（OH)-的礦物。 如：正長(zhǎng)石水解形成高嶺土。 4KA

8、lSi3O8 + 6H2O = Al4Si4O10 （OH) 8+4SiO 2 +4K(OH) 正長(zhǎng)石 高嶺土 在濕熱條件下，高嶺土進(jìn)一步水解形成鋁土礦， Al4Si4O10 （OH) 8+ mH2O =2 Al2O3mH2O + 4SiO 2 +4 H2O 高嶺土 鋁土礦,新汶,17,（4）碳酸鹽化作用礦物與水反應(yīng)形成易溶的碳酸鹽的過程。 如正長(zhǎng)石的碳酸鹽化： KAlSi3O8 + H2O + CO2 = Al4Si4O10 （OH)8+SiO2 +K2CO3 高嶺土 （5）水合作用： 礦物與水接觸后發(fā)生反應(yīng)， 吸收一定數(shù)量的水分子到礦物晶格中，形成含水礦物。 水合作用產(chǎn)生的含水礦物，改變了

9、礦物的原有結(jié)構(gòu)，硬度一般降低，體積膨脹，對(duì)圍巖產(chǎn)生壓力，促使巖石破壞。如硬石膏經(jīng)水合作用形成石膏，硬度由23，體積增加60%。 CaSO4 + 2H2O = CaSO4 2H2O,化學(xué)風(fēng)化作用的產(chǎn)物：溶液、新礦物、難溶礦物,18,硬石膏,石膏,19,3、生物風(fēng)化作用 它是指生物對(duì)巖石、礦物產(chǎn)生破壞的作用。又分為： （1）生物機(jī)械風(fēng)化作用生物在生長(zhǎng)或生活過程中對(duì)地表巖石、礦物的機(jī)械破壞作用。,如根劈作用：植物扎根在巖石孔隙中，隨著植物的生長(zhǎng)，根系變粗增長(zhǎng)增多，對(duì)周圍巖石產(chǎn)生壓力，迫使巖石裂隙擴(kuò)大從而引起巖石崩解。,20,植物根劈,秦皇島 黑山窯,21,（2）生物化學(xué)風(fēng)化作用通過生物在新陳代謝中的

10、分泌物和死亡之后腐爛分解出來的物質(zhì)對(duì)地表巖石、礦物腐蝕產(chǎn)生的破壞作用。 生物在新陳代謝過程中，一方面從土壤和巖石中吸取養(yǎng)分，而另一方面又分泌有機(jī)酸、碳酸、硝酸等酸類物質(zhì)以分解礦物，促使礦物中一些活潑的金屬陽(yáng)離子（Na+、K+）游離出來，一部分供生物吸收，另一部分隨水溶液帶走，從而使巖石破碎。生物死亡之后逐漸聚集起來，在還原環(huán)境下發(fā)生腐爛分解，形成一種暗黑色膠狀物質(zhì)，稱腐殖質(zhì)，它含有機(jī)酸，對(duì)礦物、巖石有著腐蝕作用，使它們分解、破碎。,母巖的風(fēng)化產(chǎn)物： 其一，陸源碎屑物質(zhì)：母巖遭受機(jī)械風(fēng)化后破碎而成的碎屑物質(zhì) 其二，粘土物質(zhì)：主要是母巖化學(xué)風(fēng)化中由長(zhǎng)石分解而成。 其三，化學(xué)及生物化學(xué)物質(zhì)：來源于母

11、巖中的鐵鎂礦物、長(zhǎng)石礦物的化學(xué)分解，主要是Al2O3、Fe2O3、FeO、SiO2、CaO、Na2O、K2O、MgO等。以膠體和真溶液的形式被水帶走,22,（二）影響風(fēng)化作用的因素,1、自然地理?xiàng)l件,（1）氣候因素： 降水量和溫度是控制巖石風(fēng)化的主要?dú)夂蛞蛩亍?氣候干燥的荒漠及寒冷地區(qū)生物少，降水極少或以固態(tài)水形式存在，以物理風(fēng)化為主；地表附近通常為大小不等的巖石碎塊或原始的未經(jīng)風(fēng)化的基巖露頭，極少見到土壤。 氣候炎熱、潮濕的熱帶多雨森林區(qū)降雨量大，生物繁茂，化學(xué)風(fēng)化和生物風(fēng)化都十分強(qiáng)烈。甚至穩(wěn)定的硅酸鹽礦物也可以徹底風(fēng)化分解，形成殘余粘土，及殘余礦床。土壤層很厚。 降雨量和溫度介于上述兩區(qū)之

12、間的溫帶地區(qū)其風(fēng)化作用速度、類型以及風(fēng)化的土壤層厚度都介于二者之間。,23,24,（2）地形因素： 通常，陡坡處生物少，以機(jī)械風(fēng)化作用為主，風(fēng)化后的產(chǎn)物很快崩落至坡角， 使陡坡巖石裸露，繼續(xù)遭受機(jī)械風(fēng)化。,25,2、巖性的影響 （1）巖石的礦物成分： 高溫、高壓下先結(jié)晶的礦物易風(fēng)化； 較低溫、低壓下后結(jié)晶的礦物相對(duì)穩(wěn)定。 單礦物組成的巖石，與復(fù)礦巖相比，其抗風(fēng)化能力強(qiáng)。,鮑文反應(yīng)系列,26,（2）巖石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造 巖石的礦物結(jié)晶程度、顆粒的均勻程度、孔隙大小和膠結(jié)程度等都對(duì)風(fēng)化作用有影響。相同氣候條件下， 非晶質(zhì)、細(xì)粒、等粒結(jié)構(gòu)的巖石：抗風(fēng)化能力較強(qiáng)。 孔隙度大：由于顆粒與水體的接觸面積大，更

13、易化學(xué)風(fēng)化。 節(jié)理、裂隙、斷裂的發(fā)育有利于水溶液滲透、流動(dòng)和生物活動(dòng)，易于風(fēng)化作用進(jìn)行。如球形風(fēng)化。,差異風(fēng)化： 因礦物成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等的差異，使地表形成凹凸不平的地貌。,27,球狀風(fēng)化形成示意圖,球形風(fēng)化產(chǎn)生原因： 發(fā)育幾組交叉的節(jié)理； 厚層塊狀； 等粒結(jié)構(gòu)；,28,球形風(fēng)化,秦皇島 太原組,29,（三）風(fēng)化殼及研究意義,1、風(fēng)化殼巖石風(fēng)化后的殘積物與經(jīng)生物風(fēng)化作用形成的土壤層等在陸地上形成的不連續(xù)薄層。 風(fēng)化殼的厚薄取決于巖石性質(zhì)、氣候和地形等條件。 2、風(fēng)化殼結(jié)構(gòu)： 最上部： 土壤層 殘積層 半風(fēng)化的巖石 底部： 基巖,30,.土壤層： 呈深褐、灰色，質(zhì)細(xì)且疏松，富含腐殖質(zhì)，植物根系較多。原巖的礦物成分、結(jié)構(gòu)基本消失。厚薄不一，以2050cm 較多。常是綜合風(fēng)化作用的結(jié)果。 .殘積層： 呈黃褐、褐紅色，質(zhì)細(xì)松軟，原巖的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造消失，主要由粘土礦物組成，一般不含腐殖質(zhì)。原巖中的黑云母風(fēng)化成蛭石，長(zhǎng)石類礦物風(fēng)化成高嶺土等。以化學(xué)風(fēng)化作用為主。 .半風(fēng)化層： 呈淡褐色，原巖的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造部分保存，但巖石