地质学基础第十章 风化作用.DOC

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（ＣaSO42H2O） ＣaSO42H2O ＣaSO42H2O 3．水解作用 正长石 高岭石 流失 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。 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。 生物物理风化作用 生物化学风化作用 三、 生物风化作用 生物活动对岩矿的破坏 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。 2.影响风化作用的因素 一、气候的影响 气候影响到 干冷地区 温热地区 地表温度 低 高 降水量 大 降水性质 固体 雨 水溶液性质 酸性少 酸性水 生物活动状况 少 多 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。 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。 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 基底或胶结孔隙式胶结 胶结物成分SiCa泥 结构 四、 地质构造的影响 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 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。 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 过度 残积物 碎屑物 难溶物 溶解物 一、类型 3.风化作用的产物 残积物 基 岩 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 O2C2 （铝土矿层）。 6