第二章風(fēng)化作用

第四章風(fēng)化作用

第四章風(fēng)化作用Weathering●停留原地的風(fēng)化為離開(kāi)原地的剝蝕創(chuàng)造了條件，為去偽存真恢復(fù)變形地殼的原貌提供科學(xué)依據(jù)?！袢魺o(wú)風(fēng)化會(huì)帶來(lái)一系列麻煩第一節(jié)風(fēng)化作用的類型一．物理風(fēng)化1.定義：地表巖石在外力（大氣、水、生物）作用下發(fā)生的機(jī)械破碎作用或化學(xué)分解作用。2.特征:●機(jī)械風(fēng)化與破碎●不能改變化學(xué)成分,不會(huì)形成新礦物●溫差大的沙漠、戈壁及干寒地區(qū)表現(xiàn)明顯2.物理風(fēng)化四方式(1)熱漲冷縮方式（溫差大的沙漠、戈壁）●巖石里外受熱不一致,在表面溫度大于50度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生鱗片狀層層剝落。●礦物的膨脹系數(shù)不同，石英31×10-6，長(zhǎng)石17×10-6，使內(nèi)部構(gòu)造破壞,完整的巖石不斷松散破碎。●晝夜溫差大于季節(jié)性溫差時(shí),物理風(fēng)化的表現(xiàn)就特別明顯.★夏季新疆沙漠地區(qū)、冰達(dá)坂的實(shí)例(晝夜溫差達(dá)60-70多度).砂巖的柱狀風(fēng)化(2)冰劈作用(干寒區(qū))●巖石裂隙中的水結(jié)冰后體積會(huì)增大，達(dá)到一定限度后巖石就會(huì)崩解滾落。●條件：a.巖石有貫通的空隙，可使水滲入并流動(dòng)（封閉空隙如氣孔不行）；b.有足夠的水分；c.溫度常在冰點(diǎn)上下波動(dòng)?！锔珊畢^(qū)（烏市）的馬路、道路與經(jīng)濟(jì)發(fā)展⑶層裂或卸載作用fracture&unloading

深部巖石上升減壓會(huì)造成向上或向外的膨漲,產(chǎn)生與地面平行的膨脹節(jié)理.★黃山?jīng)]有層理的花崗巖區(qū);新疆凝灰?guī)r地區(qū);南方采石場(chǎng)。⑷鹽分結(jié)晶撐裂作用●巖石中多含鹽類,這些鹽分在晚上因吸收大氣水分會(huì)潮解,并滲入巖石內(nèi)部，溶解所經(jīng)巖石中鹽分。白天烈日照曬,使地下水沿巖石裂隙上升蒸發(fā),巖石中鹽分飽和結(jié)晶、撐裂巖石。●如此反復(fù),使巖石崩解?！癜l(fā)生在蒸發(fā)量大于降水量的半干旱地區(qū)。（哈密）二．化學(xué)風(fēng)化作用1.特征:

●不僅破壞巖石，而且使其化學(xué)成分變化、并形成新礦物。

●巖石在水、氧、二氧化碳作用下,產(chǎn)生化學(xué)分解。●溫濕的南方地區(qū)表現(xiàn)明顯。2.化學(xué)風(fēng)化五種方式(1)溶解作用使礦物發(fā)生部分溶解分化的作用?！褚兹芪镔|(zhì)的流失將導(dǎo)致巖石空隙加大,加速剝蝕。●大多數(shù)礦物可溶解于水，但溶解度不同。每公斤25度的純水中，可溶解：1/340g云母,1/115g滑石,1.5/100g方解石,2.1g硬石膏,320g巖鹽●影響溶解度的因素：溫度、壓力、PH值。⑵水化作用●礦物加水會(huì)形成含水礦物(CaSO4+2H2O=CaSO4·2H2O),從而使體積膨脹、硬度降低?！裼行┑V物能吸收一定水參加到礦物晶格中，形成含水分子的礦物。⑶水解作用●弱酸強(qiáng)堿鹽或強(qiáng)酸弱堿鹽,遇水會(huì)解離成帶不同電荷的離子，這些離子分別與水中的H+、OH-發(fā)生反應(yīng)，形成含OH-的新礦物，稱為水解?！袼猓衡涢L(zhǎng)石→高嶺土(富集)+SiO2(帶走)+K(OH)(帶走)進(jìn)一步水解：高嶺土→鋁土礦(耐火材料富集)+SiO2(帶走)⑷碳酸化作用含CO2的水溶液和某些礦物中K、Na、Ca等金屬陽(yáng)離子結(jié)合,可形成隨水遷移的碳酸鹽礦物。如鉀長(zhǎng)石+H2O+CO2→高嶺土（富集）+8SiO2+2K2CO3●斜長(zhǎng)石易碳酸化,可使很硬的花崗巖被瓦解！●碳酸鉀有利于植物生長(zhǎng),因而花崗巖地區(qū)(富長(zhǎng)石)植被發(fā)育。⑸氧化作用礦物被氧化后可形成新礦物；在地表富氧條件下某些礦物中的元素可從低價(jià)變?yōu)楦邇r(jià)。如黃鐵礦或磁鐵礦→褐鐵礦（見(jiàn)P．136）●松散褐鐵礦及反應(yīng)中產(chǎn)生的硫酸,導(dǎo)致巖石破壞。●地表褐鐵礦常是地下大礦的表層標(biāo)志,稱為鐵帽。●含黃鐵礦較多的巖石不宜作建筑、裝潢材料?！癜瞪V物黑云母、角閃石含量高的花崗巖，容易風(fēng)化，不是好的建筑材料。淋濾風(fēng)化：孔洞狀?yuàn)W陶紀(jì)灰?guī)r（玉山，唐朋攝）云南元謀：土林化學(xué)風(fēng)化-褐鐵礦暈圈

三．生物風(fēng)化:生物活動(dòng)引起的巖石物理與化學(xué)變化1.植物的根劈作用蘇州天平山花崗巖中的根劈、天山雪蓮的根劈snowlotus2.生物分泌的有機(jī)酸3.生物腐爛分解的有機(jī)酸4.人類的破壞：礦山濫采和爆破、長(zhǎng)江沿岸化工廠的污水排放，導(dǎo)致環(huán)境污染，嚴(yán)重危害人類生存條件，同時(shí)也對(duì)巖石起著破壞改造作用。（5）根劈作用（6）人為機(jī)械破壞作用人類活動(dòng)所導(dǎo)致的風(fēng)化

第二節(jié)．控制巖石風(fēng)化的因素一．氣候北方:花崗巖(低山、圓滑的山頭);灰?guī)r(高山)南方:花崗巖(高山峻嶺),灰?guī)r(低山溶洞)二．地形高度(高易遭風(fēng)化),起伏(易帶走風(fēng)化物),坡向(南坡易風(fēng)化）三．巖石性質(zhì)1．成分：?jiǎn)蔚V物巖石抗風(fēng)化強(qiáng)，如石英,膨脹、收縮系數(shù)相同；2．早結(jié)晶者易風(fēng)化：火成巖中礦物的風(fēng)化能力與鮑曼反應(yīng)系列中的晶出順序一致。3．結(jié)構(gòu)

疏松的結(jié)構(gòu)易風(fēng)化(雨花臺(tái)礫石層);堅(jiān)硬的巖石抗風(fēng)化力強(qiáng)(硅化帶)。4．節(jié)理發(fā)育者易風(fēng)化:試劍石、石桌(蘇州虎丘），鯽魚(yú)背（黃山）四、球狀風(fēng)化

節(jié)理包圍的碎塊，在化學(xué)風(fēng)化（水溶液）、物理風(fēng)化（溫度變化）下，棱角消失，圓化成球狀；以化學(xué)風(fēng)化為主。

花崗巖、閃長(zhǎng)巖、輝長(zhǎng)巖、厚層砂巖,塊狀、等粒巖石易形成球狀風(fēng)化;與結(jié)核的區(qū)別是成分是否一致。

第三節(jié)風(fēng)化作用的產(chǎn)物一．風(fēng)化產(chǎn)物的類型

1.不同的巖石有不同的風(fēng)化產(chǎn)物2.風(fēng)化產(chǎn)物構(gòu)成

a.碎屑:機(jī)械風(fēng)化的碎塊

b.易溶物質(zhì)：Ka，Na，Ca，Mg

c.難溶物質(zhì)：Fe，Al3.研究風(fēng)化產(chǎn)物的目的:推測(cè)母巖的性質(zhì)、尋找原生礦體Au,Cu,Ni等.

第三節(jié)風(fēng)化作用的產(chǎn)物二．各類造巖礦物及其風(fēng)化產(chǎn)物

各種造巖礦物抵抗風(fēng)化作用的能力，亦即它們?cè)陲L(fēng)化作用條件下的穩(wěn)定性，是很不相同的。

①石英：巖石中的主要造巖礦物。石英在風(fēng)化作用中穩(wěn)定性極高，它幾乎不發(fā)生化學(xué)溶解作用，一般只發(fā)生機(jī)械破碎作用。在風(fēng)化以及搬運(yùn)和沉積作用的過(guò)程中，風(fēng)化穩(wěn)定性較低的礦物逐漸地被破壞從而相對(duì)地減少，而風(fēng)化穩(wěn)定性高的石英卻逐漸地相對(duì)富集事來(lái)。

②長(zhǎng)石：風(fēng)化穩(wěn)定性次于石英。在長(zhǎng)石類礦物中，鉀長(zhǎng)石的穩(wěn)定性較高，多鈉的酸性斜長(zhǎng)石次之，中性斜長(zhǎng)石又次之，多鈣的基性斜長(zhǎng)石最低。因此，在沉積巖中鉀長(zhǎng)石多于斜長(zhǎng)石。

③云母類云母類中白云母的抗風(fēng)化能力較強(qiáng)，所以它在沉積巖中相當(dāng)常見(jiàn)。1）白云母在風(fēng)化中析出鉀和加入水，先變?yōu)樗自颇?，最后可變?yōu)楦邘X石。2）黑云母風(fēng)化后，鉀、鎂等成分首先析出，同時(shí)加入水，常轉(zhuǎn)變?yōu)轵问?、綠泥石、褐鐵礦等。④鐵鎂硅酸鹽礦物

如橄欖石、輝石、角閃石等，它們的抗風(fēng)化能力比石英、長(zhǎng)石、云母都低得多，其中以橄欖石最易風(fēng)化，輝石次之，角閃石又次之。這些礦物在風(fēng)化產(chǎn)物中保留較少，故在沉積巖中較少見(jiàn)。⑤粘土礦物

如高嶺石、蒙脫石、水云母等，本來(lái)就是在風(fēng)化條件下或者沉積環(huán)境中生成的，在風(fēng)化帶中相當(dāng)穩(wěn)定。但是，在一定的條件下，它們也還會(huì)發(fā)生變化，轉(zhuǎn)變?yōu)楦臃€(wěn)定的礦物，如鋁土礦、蛋白石等。

⑥碳酸鹽礦物（如方解石、白云石等），風(fēng)化穩(wěn)定性甚小，很易溶于水并轉(zhuǎn)移，因此在碎屑沉積巖中很難看到它們。只有在干旱的氣候條件下，在距母巖很近的快速搬運(yùn)和堆積的沉積物中，才可能看到由它們組成的巖屑。⑦硫酸鹽礦物（如石膏、硬石膏）、硫化物礦物（如黃鐵礦）、鹵化物礦物（如石鹽）等，它們的風(fēng)化穩(wěn)定性最低，最易溶于水，多呈真溶液狀流失走。

⑧在巖漿巖及變質(zhì)巖中常見(jiàn)的一些次要礦物或副礦物，其風(fēng)化穩(wěn)定性的差別是很大的。風(fēng)化穩(wěn)定性較大的一些次要礦物和副礦物，如石榴石、鋯英石、剛玉、電氣石、錫石、金紅石、磁鐵礦、榍石、十字石、藍(lán)晶石、獨(dú)居石、紅柱石等，在沉積巖中常作為碎屑重礦物出現(xiàn)。

第三節(jié)風(fēng)化作用的產(chǎn)物三．殘積物：巖石風(fēng)化后殘留原地的物質(zhì),以風(fēng)化殼為標(biāo)志。

（1）殘積物類型a.原巖巖屑b.風(fēng)化殘余礦物c.地表新生礦物（2）殘積物結(jié)構(gòu)構(gòu)造全風(fēng)化帶、半風(fēng)化基巖帶、未風(fēng)化基巖帶四、風(fēng)化殼1.基巖上由風(fēng)化產(chǎn)物組成的不連續(xù)的薄層叫風(fēng)化殼。2.典型特征：沒(méi)有層理、底界起伏、結(jié)構(gòu)松散，代表不整合面(造山事件結(jié)束)。3.風(fēng)化殼典型剖面:Ⅰ土壤(粘土、細(xì)小石英顆粒、植物的根)→Ⅱ殘積物→Ⅲ半風(fēng)化巖→Ⅳ基巖4.五種氣候帶的風(fēng)化殼類型：寒帶（碎屑型）、溫帶（硅鋁粘土型）、亞熱帶（富硅鋁即紅土型）、熱帶（硅鋁-碳酸鹽型）、干熱帶（硅鋁氯化物、硫酸鹽型）５.古風(fēng)化殼能幫助恢復(fù)古氣候和尋找地下水。五、土壤1.土壤土壤是以各種風(fēng)化產(chǎn)物或松散堆積物為母質(zhì)層，經(jīng)過(guò)生物化學(xué)作用為主的成土作用改造而成。土壤的結(jié)構(gòu)（腐殖層、淋溶層、淀積層）

2、土壤類型土壤類型主要取決于氣候（決定水熱條件）和植被（有機(jī)質(zhì)來(lái)源），而植被發(fā)育程度又受氣候控制。因此，當(dāng)氣候條件發(fā)生變化時(shí)，土壤也會(huì)為適應(yīng)新的氣候條件而改變土壤類型，故土壤呈現(xiàn)可逆性變化，這是它與風(fēng)化殼的重要區(qū)別。氣候分布其有地帶性，所以土壤的類型在地球上也呈地帶性分布。如我國(guó)主要土壤類型的分布，就具有十分明顯的地帶性特征。

氣候類型與土壤類型及中國(guó)的土壤分布磚紅壤型土壤是磚紅壤和紅壤之間的過(guò)渡類型火星土壤余姚大嵐有個(gè)“火焰山”

一是這塊區(qū)域地勢(shì)比較高，一些帶有養(yǎng)分的土壤被流水沖走，導(dǎo)致這里沙土的養(yǎng)分不足，植物不能生長(zhǎng)。二是紅色土壤一般呈酸性，顏色越深，酸性也就越高。這片土壤顏色這么紅，酸性很強(qiáng)，導(dǎo)致植物不能生長(zhǎng)。

第四節(jié)風(fēng)化作用的階段及產(chǎn)物（1）碎屑?xì)埛e階段a.主要發(fā)生物理風(fēng)化b.元素和化合物幾乎不遷移；c.產(chǎn)生的是一些巖屑和礦物碎屑（2）鈣質(zhì)殘積階段a.CI，SO4幾乎全部遷移；b.鋁硅酸鹽開(kāi)始分解；c.Ca2+、Mg2+、Na+、K+大部分遷移；d.介質(zhì)呈堿性e.產(chǎn)生水云母、蒙脫石；f.地堿性條件下，CaCO3開(kāi)始堆積

第四節(jié)風(fēng)化作用的階段及產(chǎn)物（3）硅鋁殘積階段a.Ca2+、Mg2+、Na+、K+已全部遷移。b.Si的遷移已開(kāi)始增多；c.介質(zhì)呈酸性；d.常形成高嶺石礦物（4）鐵鋁殘積階段a.全部可移動(dòng)元素都已遷移；b.介質(zhì)呈堿性或中性；c.常形成