风化作用.ppt

普通地质学,南京大学地球科学系舒良树,第十章风化作用,第十章风化作用Weathering●停留原地的风化为离开原地的剥蚀创造了条件，为去伪存真恢复变形地壳的原貌提供科学依据。●若无风化会带来一系列麻烦第一节风化作用的类型一．物理风化1.定义地表岩石在外力（大气、水、生物）作用下发生的机械破碎作用或化学分解作用。2.特征●机械风化与破碎●不能改变化学成分,不会形成新矿物●温差大的沙漠、戈壁及干寒地区表现明显,2.物理风化四方式1热涨冷缩方式（温差大的沙漠、戈壁）●岩石里外受热不一致,在表面温度大于50度时，就会产生鳞片状层层剥落。●矿物的膨胀系数不同，石英3110-6，长石1710-6，使内部构造破坏,完整的岩石不断松散破碎。●昼夜温差大于季节性温差时,物理风化的表现就特别明显.★夏季新疆沙漠地区、冰达坂的实例昼夜温差达60-70多度.,砂岩的柱状风化,2冰劈作用干寒区●岩石裂隙中的水结冰后体积会增大，达到一定限度后岩石就会崩解滚落。●条件a.岩石有贯通的空隙，可使水渗入并流动（封闭空隙如气孔不行）；b.有足够的水分；c.温度常在冰点上下波动。★干寒区（乌市）的马路、道路与经济发展,⑶层裂或卸载作用fracture南方采石场。⑷盐分结晶撑裂作用●岩石中多含盐类,这些盐分在晚上因吸收大气水分会潮解,并渗入岩石内部，溶解所经岩石中盐分。白天烈日照晒,使地下水沿岩石裂隙上升蒸发,岩石中盐分饱和结晶、撑裂岩石。●如此反复,使岩石崩解。●发生在蒸发量大于降水量的半干旱地区。（哈密）,二．化学风化作用1.特征●不仅破坏岩石，而且使其化学成分变化、并形成新矿物。●岩石在水、氧、二氧化碳作用下,产生化学分解。●温湿的南方地区表现明显。2.化学风化五种方式1溶解作用使矿物发生部分溶解分化的作用。●易溶物质的流失将导致岩石空隙加大,加速剥蚀。●大多数矿物可溶解于水，但溶解度不同。每公斤25度的纯水中，可溶解1/340g云母,1/115g滑石,1.5/100g方解石,2.1g硬石膏,320g岩盐●影响溶解度的因素温度、压力、PH值。,⑵水化作用●矿物加水会形成含水矿物CaSO42H2OCaSO42H2O,从而使体积膨胀、硬度降低。●有些矿物能吸收一定水参加到矿物品格中，形成含水分子的矿物。⑶水解作用●弱酸强碱盐或强酸弱碱盐,遇水会解离成带不同电荷的离子，这些离子分别与水中的H、OH-发生反应，形成含OH-的新矿物，称为水解。●水解钾长石→高岭土富集SiO2带走KOH带走进一步水解高岭土→铝土矿耐火材料富集SiO2带走,⑷碳酸化作用含CO2的水溶液和某些矿物中K、Na、Ca等金属阳离子结合,可形成随水迁移的碳酸盐矿物。如钾长石H2OCO2→高岭土（富集）8SiO22K2CO3●斜长石易碳酸化,可使很硬的花岗岩被瓦解●碳酸钾有利于植物生长,因而花岗岩地区富长石植被发育。,⑸氧化作用矿物被氧化后可形成新矿物；在地表富氧条件下某些矿物中的元素可从低价变为高价。如黄铁矿或磁铁矿→褐铁矿（见P．136）●松散褐铁矿及反应中产生的硫酸,导致岩石破坏。●地表褐铁矿常是地下大矿的表层标志,称为铁帽。●含黄铁矿较多的岩石不宜作建筑、装潢材料。●暗色矿物黑云母、角闪石含量高的花岗岩，容易风化，不是好的建筑材料。,淋滤风化孔洞状奥陶纪灰岩（玉山，唐朋摄）,云南元谋土林,化学风化-褐铁矿晕圈,三．生物风化生物活动引起的岩石物理与化学变化1.植物的根劈作用苏州天平山花岗岩中的根劈、天山雪莲的根劈snowlotus2.生物分泌的有机酸3.生物腐烂分解的有机酸4.人类的破坏矿山滥采和爆破、长江沿岸化工厂的污水排放，导致环境污染，严重危害人类生存条件，同时也对岩石起着破坏改造作用。,第二节．控制岩石风化的因素一．气候北方花岗岩低山、圆滑的山头;灰岩高山南方花岗岩高山峻岭,灰岩低山溶洞二．地形高度高易遭风化,起伏易带走风化物,坡向南坡易风化）三．岩石性质1．成分单矿物岩石抗风化强，如石英,膨胀、收缩系数相同；2．早结晶者易风化火成岩中矿物的风化能力与鲍曼反应系列中的晶出顺序一致。,3．结构疏松的结构易风化雨花台砾石层;坚硬的岩石抗风化力强硅化带。4．节理发育者易风化试剑石、石桌苏州虎丘），鲫鱼背（黄山）四、球状风化节理包围的碎块，在化学风化（水溶液）、物理风化（温度变化）下，棱角消失，圆化成球状；以化学风化为主。花岗岩、闪长岩、辉长岩、厚层砂岩,块状、等粒岩石易形成球状风化;与结核的区别是成分是否一致。,第三节风化作用的产物一．风化产物的类型1.不同的岩石有不同的风化产物2.风化产物构成a.碎屑机械风化的碎块b.易溶物质Ka，Na，Ca，Mgc.难溶物质Fe，Al3.研究风化产物的目的推测母岩的性质、寻找原生矿体Au,Cu,Ni等.二．残积物岩石风化后残留原地的物质,以风化壳为标志。,1.基岩上由风化产物组成的不连续的薄层叫风化壳。2.典型特征没有层理、底界起伏、结构松散，代表不整合面造山事件结束。3.风化壳典型剖面Ⅰ土壤粘土、细小石英颗粒、植物的根→Ⅱ残积物→Ⅲ半风化岩→Ⅳ基岩4.五种气候带的风化壳类型寒带（碎屑型）、温带（硅铝粘土型）、亚热带（富硅铝即红土型）、热带（硅铝-碳酸盐型）、干热带（硅铝氯化物、硫酸盐型）５.古风化壳能帮助恢复古气候和寻找地下水。,本章重点1概念风化，侵蚀；剥蚀；机械风化，化学风化，生物风化；卸载作用，球状风化；残积物，风化壳。2基本特征机械风化特征，化学风化特征，风化壳特征与研究意义3思考三种风化作用（机械、化学、生物）之间是如何联系的。我国南方风化特征与北方风化特征的类型、差别和原因。,