1、第九章 風化作用,第一節(jié) 風化作用的類型 第二節(jié) 影響風化作用的因素 第三節(jié) 風化作用的產(chǎn)物,風化作用地表及接近地表的巖石，在大氣、溫度、水和生物的影響下，使原來的巖石在物理性質(zhì)或化學性質(zhì)上發(fā)生改變的地質(zhì)作用。,第一節(jié) 風化作用的類型,按照風化作用的性質(zhì)和方式，可分為三種類型：物理風化作用、化學風化作用、生物風化作用。,一、物理風化作用,巖石在原地發(fā)生機械碎裂，形成巖石、礦物碎屑，并不改變巖石化學成分的一種機械破壞作用。,一、物理風化作用,1、礦物巖石熱脹冷縮（剝離作用） 2、冰劈作用（冰凍風化作用） 3、層裂作用 4、鹽分結(jié)晶的撐裂作用,晝夜/季節(jié)溫度變化 巖石表面和內(nèi)部不均勻膨脹收縮 巖石

2、表層呈鱗片狀層層脫落,1、礦物巖石的熱脹冷縮（剝離作用）,球形風化,2、冰劈作用,晝夜溫度在冰點上下變化 巖石裂縫中的水結(jié)冰、體積膨脹（9） 巖石破裂崩解,冰劈作用發(fā)生條件： A：足夠水源 B：巖石有使水能進入并流動的空隙 C：溫度常在冰點上下波動。,冰凍風化作用,3、層裂作用,深部巖石被抬升、出露地表 因“卸載”導致巖石體積膨脹（外層較內(nèi)部膨脹更甚） 形成平行地表的裂隙（層狀節(jié)理）,層裂作用,4鹽分結(jié)晶的撐裂作用,巖石中含有的潮解性鹽類； 在夜間因吸收大氣中的水分而潮解，其溶液滲入巖石內(nèi)部，并將沿途遇到的鹽類溶解，白天在烈日照曬下，水分蒸發(fā)，鹽類結(jié)晶，對周圍巖石產(chǎn)生壓力。當這種作用反復(fù)進行，

3、巖石會崩裂，在崩裂的碎塊上可以見到鹽類的小晶體； 一般見于干旱區(qū)。,是指巖石在氧，水以及二氧化碳的作用下，使巖石發(fā)生化學成分變化，從而使巖石分解破壞，并產(chǎn)生新的礦物。,二、化學風化作用,溶解作用 水化作用 水解作用 碳酸化作用 氧化作用,1、溶解作用水是溶劑，自然界中的水總會有一定數(shù)量的O2、CO2和一些酸、堿物質(zhì)，因此具有較強的溶解能力，能溶解大多數(shù)礦物。,常見礦物的溶解度由大至小順序為：石鹽、石膏、方解石、橄欖石、輝石、角閃石、滑石、蛇紋石、綠簾石、鉀長石、黑云母、白云母、石英。,酸雨的效果： 風化前,酸雨的效果： 風化后,2、水解作用弱酸強堿鹽或強酸弱堿鹽遇水解離或帶不同電荷的離子。這些

4、離子與水中的H+和OH-發(fā)生反應(yīng)形成含OH-的新礦物，礦物和巖石因此遭到破壞。,4KAlSi3O8+6H2O= Al4Si4O10(OH)8+8SiO2+4KOH （鈉長石） （高嶺石） （石英）,在濕熱氣候條件下高嶺石還會繼續(xù)水解，最后形成鋁土礦和二氧化硅。二氧化硅呈膠體溶液帶走，殘留下鋁土礦： AI4(Si4O10)(OH)8 H2O AI2O3H2O SiO2 (高嶺石) (鋁土礦),3、水化作用有些礦物質(zhì)能吸收一定量的水參加到礦物晶格中，形成含水分子的礦物。,體積擴大60% 物理破壞作用 兩種反應(yīng)加速風化 溶解度大 容易被水溶解流失,4、氧化作用空氣和水中的游離氧使地表及其附近的礦物氧

5、化，改變其化學成分，并形成新的礦物。,1、礦物中的某些元素與氧結(jié)合，形成新礦物,2、變價元素在缺氧的成巖作用過程中以低價形式出現(xiàn)的，在地下富氧條件下會轉(zhuǎn)化成高價元素化合物，導致原礦物解體。,4Fe3O4+O2=6Fe2O3,在地表常形成的鐵帽是尋找原生礦物的重要標志。,黃鐵礦遭受氧化作用后變?yōu)楹骤F礦,氧化作用形成的褐鐵礦使巖石染色成磚紅色,5、碳酸化作用溶于水中的CO2形成CO32-和HCO3-離子，它們能奪走鹽類礦物中的K、Na、Ca等金屬離子，結(jié)合呈易溶的碳酸鹽而隨水遷移，使原有礦物分解。,4KAlSi3O8+6H2O= Al4Si4O10(OH)4+8SiO2+4KOH （鈉長石） （高

6、嶺石） （石英）,三、生物風化作用生物活動對巖石造 成的物理或化學破壞作用。,（一）生物物理風化作用,1.根劈作用樹根對巖石的劈裂作用 2.穴居動物破壞作用打洞對巖石造成的破壞作用,（二）生物化學風化作用,1、生物的新陳代謝作用生物生存要吸取養(yǎng)分同時分泌酸性物質(zhì)，從而破壞礦物巖石 2、生物遺體腐爛分解的產(chǎn)物引起巖石的溶解，從而破壞巖石,上述三類風化作用在大多數(shù)情況下都是相伴而生，相互影響和促進，共同破壞著巖石。,第二節(jié) 影響風化作用的因素,一、氣候通過氣溫、降水量以及生物繁衍表現(xiàn)出來,高寒、干燥地區(qū)：生物稀少、降水呈固態(tài)或很少盛行物理風化作用 炎熱、潮濕地區(qū)：生物繁茂、降水充沛、溫度高化學風化

7、作用強烈,二、地形（地勢高度、起伏程度、山坡朝向）,2、地勢起伏程度,高山區(qū)：以物理風化為主 低山丘陵以及平原區(qū)：以化學風化為主,3、山坡朝向,朝陽面：以化學風化為主 背陽面：以物理風化為主,1、地勢高度 山區(qū)氣候分布明顯，風化作用類型、方式不同。,三、巖石特征,1.巖石成分,巖石抗風化能力的強弱與它所含礦物成分和數(shù)量有密切的關(guān)系.,巖石抗風化能力首先取決于組成巖石的礦物組分。若組成巖石的礦物抗風化能力弱，則巖石風化快；反之，則風化慢。 單礦物組成的巖石近于各向同性，礦物間的膨脹系數(shù)和傳熱能力相同。與復(fù)礦巖相比，其抗風化能力更強。 不同礦物對風化作用的敏感程度不同。鮑文反應(yīng)系列能應(yīng)用于硅酸鹽礦

8、物對化學破壞的敏感度上。,方解石 橄欖石 輝石 角閃石 長石 云母 粘土礦物 石英,常見礦物的抗風化能力由小到大的次序為：,一般相對而言，巖石成分均一的較難風化，成分復(fù)雜、礦物種類多的較容易風化。,2.巖石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造,致密程度、堅硬程度越高,巖層厚度越大越難風化（等粒結(jié)構(gòu)、塊狀結(jié)構(gòu)），疏松多孔容易風化。,球形風化,球狀風化 “魔鬼的彈子”，澳大利亞,3.節(jié)理發(fā)育狀況,節(jié)理越發(fā)育越容易風化。,節(jié)理控制風化,硬石膏層中被溶解擴大的節(jié)理,差異風化,抗風化能力不一致的巖石共生在一起，則抗風化能力強的巖石突出地表，抗風化能力弱的巖石凹入。,蘑菇石,風蝕谷,第三節(jié) 風化作用的產(chǎn)物,、風化產(chǎn)物及特征,1.

9、碎屑物質(zhì)主要是物理風化作用的產(chǎn)物，也有一部分是巖石在化學風化過程種完全分解的礦物碎屑。包括巖石碎屑和礦物碎屑，是碎屑沉積物的重要來源。,2.溶解物質(zhì)是化學風化和生物風化作用的產(chǎn)物。一部分是以溶液形式被水帶走（K Na Ca Mg 等元素的碳酸鹽硫酸鹽氯化物以及少數(shù)Mn、 P的氯化物）它是化學沉積物的主要來源。另一部分是SiO2 以膠體溶液形式被水帶走。,3.難溶物質(zhì)一些相對不活躍的Fe、 Al 等元素殘留物在原地，形成褐鐵礦、粘土礦和鋁土礦。,殘積物的特征：,3.表面較平坦，底界起伏不平與基巖是過渡關(guān)系，具有垂直分帶性。,1.成分主要為殘留原地的碎屑物以及新形成的礦物。,2.巖石碎屑物質(zhì)大小不

10、均，棱角顯著，結(jié)構(gòu)松散，不具層理。,二、殘積物 巖石風化后在原地殘留的物質(zhì)稱為殘積物。,三、風化殼,在大陸地殼的表層由風化殘積物組成的一層不連續(xù)的薄殼稱為風化殼。厚度一般為數(shù)厘米至數(shù)十米。,如果被較新的巖石覆蓋而保存下來的風化殼稱為古風化殼。,1、風化殼的分層,深灰褐色，疏松質(zhì)細，肉眼難于區(qū)分礦物顆粒輪廓，混有植物根,黃褐色，疏松易碎，除石英，其他礦物大部分被風化。,淡黃褐色，巖石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造大致保存，裂隙發(fā)育。石英未風化，其余部分風化。,未風化巖石。,2、研究風化殼的意義,可以了解地殼運動的情況 可以恢復(fù)古地理環(huán)境 可以幫助尋找風化殼型礦產(chǎn)。,四、土壤,通過風化作用而形成的含有腐殖質(zhì)的松散細粒物質(zhì)。,腐植質(zhì)、礦物質(zhì)、水分、空氣。 其中腐植質(zhì)是生物、微生物遺體在風化產(chǎn)物中不斷聚集腐爛后變成的，它的存在是土壤區(qū)別于其它松散堆積物的主要標志。,1、成分:,A層,B層,C層,表層土富含有機質(zhì)，顏色暗，呈黑灰色等，有利于農(nóng)作物生長。,可溶性礦物被淋濾掉的土壤；富含粘土和不可溶礦物,很少有機質(zhì)；從A層溶解的礦物在該層沉淀下來，主要是氧化鐵、氧化鋁、腐植質(zhì)、石膏、碳酸鈣,母巖層輕