地质地貌学PPT课件
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⑥生物化学风化作用： 生物新陈代谢过程中分泌出各种化合物，例
如：碳酸、硝酸、有机酸等。它们对岩石起 强烈的腐蚀作用，甚至在岩石表面溶蚀成许 多根的印痕。生物化学风化中的微生物作用 尤为重要，事实上，矿物的氧化、还原作用 都是在微生物参与下进行的。
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（四）风化作用小结 1、风化作用总的结果
削弱破坏岩石颗粒间的连接，形成、扩大岩体裂 隙，降低断面的粗糙程度，产生次生粘土矿物等， 从而降低岩体的强度和稳定性。
第一节 风化作用与风化壳
一、风化作用
（一）概念
暴露到地表的岩石，所处环境与原来有较大差别，必然引起岩石发 生变化以适应新的环境。同时，风化破碎后的岩石又形成一些在常温常
压条件下稳定的产物，这就是风化作用（weathering），即地壳表层的 岩石，在大气和水的联合作用以及温度变化和生物活动的影响下，所发 生的一系列崩解和分解作用。岩石的风化作用是一种长期的、持续的普
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Photograph from：www.nationalgeographic.com
2、化学风化
（1）概念 位于地表的岩石矿物在水、大气、生物的相互
作用下，发生氧化、溶解、水解、水化等一系列 化学反应，因而改变了岩石的物理性质和化学成 分，甚至形成新的矿物，破坏岩石原来的结构， 使岩石疏松甚至逐渐变成松散的土层。
一些弱酸强碱或强酸弱碱的岩类矿物离解，和 水中游离的H+和OH—结合产生新矿物。
陆壳中的花岗岩分布最广，所以，长石（花岗 岩主要成分之一）水解也最普遍（如下式）。
K2O·Al2O3·6SiO2+3H2O→Al2O3·2SiO2·2H2O+2KOH+ 4SiO2
正长石
固体新矿物
液体 胶体
11
③水化： 水与一些不含水的矿物相结合，水参与到矿物晶
冰辟作用在气温常在0℃上下变化的亚寒带潮湿地区
最显著。
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（3）因温度变化 引起岩石体积发 生膨胀与收缩作 用（右图）： 左边揭示了风化的 原因，侧重了温 度变化对岩石的 破坏作用； 右边显示了风化的 过程。
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（4）生物活动参与下的机械破坏作用：①根劈；② 地下各种动物把地下岩屑带到地表（如图） ；③直 接在岩ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ上打洞 。
CaCO3+H2O+CO2 → Ca(HCO3)2
方解石
重碳酸钙
2KAlSi3O3 + 2H2O+CO2 → H4Al2Si2O9 + K2CO3 + 4SiO2
正长石
固体矿物 真溶液 胶体
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⑤氧化作用： 氧是强烈的氧化剂，常通过空气和水中的
游离氧进行氧化作用。
氧化作用随温度上升而加剧。
许多变价元素在地下缺氧条件常形成低价 元素的矿物，出露地表后，在氧化环境下易 氧化为高价元素的新矿物，以适应新环境。 易氧化的元素多为金属元素，尤其是铁。
引起物理风化的主要原因有：
（1）岩石卸荷释重引起的剥离作用：形成于地 壳深处的岩石，后来受到地壳抬升，释放了原 来受压的应力，由此引起岩体膨胀，当膨胀超 过弹性限度，岩石就发生破裂。
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在花岗岩分布地区由于岩石完整，物质均匀，破 裂面少，因而这种原因引起的物理风化最常见。
花岗岩经物理风化后片状剥落 Photograph by Peter L. Kresan
地貌学
山西五台山
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第八章 风化作用与坡地重力地貌
• 人们通常用“海枯石烂不变心”来表示对 爱情的忠贞，实际上海会枯，石也会烂。
引起石烂的原因就是——风化作用
• 风化后的物质在重力和水等因素作用下，
容易顺坡向下运动，形成——坡地重力 地貌
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Photograph from: www.nationalgeographic.com
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二、主要岩石的风化特点及岩石地貌特征
一、影响岩石风化特征与风化速度的因素 风化作用的速度主要取决于自然地理条件和组
成岩石的矿物性质。 （一）岩石所处的环境条件 1．气候 地表各处的气温、降水及生物状况都受
该地区气候的影响，而气温影响着岩石的机械破碎 程度、化学风化速度、生物风化的进程，降水关系 到水的活跃程度，生物的生长状况直接影响生物风 化作用，因此，气候是影响岩石风化的重要因素。 气候是受纬度、地势、海洋等因素控制，具有分带 性，在不同气候带上，岩石风化特点明显不同。
格中，并改变其分子结构，形成新矿物（如下式）。 CaSO4（硬石膏）+2H2O → CaSO4·2H2O （石膏）
水化作用的结果是改变矿物物理性质：硬度下降， 密度减小，体积增大，有利于物理风化进一步进行 。
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④碳酸盐化作用（在石灰岩地区最明显）
碳酸与岩石中的金属离子发生反应形成碳酸盐化 作用（如下式） 。
（2）影响因素： 水：地表化学风化过程中最活跃的因素 大气：氧气、二氧化碳 温度：影响化学风化进行的速度
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（3）分类 化学风化分溶解、水解、水化、氧化、碳酸
盐化、生物化学风化等。 ①溶解：水对矿物直接溶解 作用：增加岩石孔隙，破坏岩石结构，削弱 岩石抗风化能力，有利于物理风化作用进行。
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②水解：矿物与水发生反应而分解
遍而极其缓慢的作用过程。
（二）实质
地下深处的岩石在出露或接近地表后，为适应地表常 温常压的新环境， 必然发生的一种变化过程。
（三）分类
通常分为物理风化、化学风化
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1、物理风化
概念：岩石发生物理疏松崩解等机械破坏的 过程，一般不引起化学成分的改变，以温度变 化为主要影响因素，破坏只使岩石由大块变为 小块，再变成细沙，细粉，最后变成岩土。
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Photograph by Peter L. Kresan
2、各种风化作用关系
（1）区别 物理风化只机械破坏物理性质（由大变小），
不改变化学性质，不产生新矿物；化学风化发 生化学反应，改变化学成分，产生新矿物。
（2）联系 物理风化是基础和先导；化学风化反过来促
进物理风化的进行和深入，由于岩性、构造、 气候、流水等条件不同，同一地点风化程度不 完全相同，产生差异风化现象。
岩石卸荷释重引起物理风化 Photograph by Peter L. Kresan
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（2）外来晶体的挤压作用（ 又称冰劈或冰楔作用， 如图）
冰辟作用形成过程：① 存 在于岩石裂隙中的水，在 气温达到冰点凝固结冰时 体积膨胀，使岩石裂隙加 宽加深。② 冰融化时，水 沿着扩大了的裂隙向更深 处渗入，再次冻结……③ 如此反复，以致把岩石崩 解成碎块。
⑥生物化学风化作用： 生物新陈代谢过程中分泌出各种化合物，例
如：碳酸、硝酸、有机酸等。它们对岩石起 强烈的腐蚀作用，甚至在岩石表面溶蚀成许 多根的印痕。生物化学风化中的微生物作用 尤为重要，事实上，矿物的氧化、还原作用 都是在微生物参与下进行的。
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（四）风化作用小结 1、风化作用总的结果
削弱破坏岩石颗粒间的连接，形成、扩大岩体裂 隙，降低断面的粗糙程度，产生次生粘土矿物等， 从而降低岩体的强度和稳定性。
第一节 风化作用与风化壳
一、风化作用
（一）概念
暴露到地表的岩石，所处环境与原来有较大差别，必然引起岩石发 生变化以适应新的环境。同时，风化破碎后的岩石又形成一些在常温常
压条件下稳定的产物，这就是风化作用（weathering），即地壳表层的 岩石，在大气和水的联合作用以及温度变化和生物活动的影响下，所发 生的一系列崩解和分解作用。岩石的风化作用是一种长期的、持续的普
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2、化学风化
（1）概念 位于地表的岩石矿物在水、大气、生物的相互
作用下，发生氧化、溶解、水解、水化等一系列 化学反应，因而改变了岩石的物理性质和化学成 分，甚至形成新的矿物，破坏岩石原来的结构， 使岩石疏松甚至逐渐变成松散的土层。
一些弱酸强碱或强酸弱碱的岩类矿物离解，和 水中游离的H+和OH—结合产生新矿物。
陆壳中的花岗岩分布最广，所以，长石（花岗 岩主要成分之一）水解也最普遍（如下式）。
K2O·Al2O3·6SiO2+3H2O→Al2O3·2SiO2·2H2O+2KOH+ 4SiO2
正长石
固体新矿物
液体 胶体
11
③水化： 水与一些不含水的矿物相结合，水参与到矿物晶
冰辟作用在气温常在0℃上下变化的亚寒带潮湿地区
最显著。
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（3）因温度变化 引起岩石体积发 生膨胀与收缩作 用（右图）： 左边揭示了风化的 原因，侧重了温 度变化对岩石的 破坏作用； 右边显示了风化的 过程。
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（4）生物活动参与下的机械破坏作用：①根劈；② 地下各种动物把地下岩屑带到地表（如图） ；③直 接在岩ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ上打洞 。
CaCO3+H2O+CO2 → Ca(HCO3)2
方解石
重碳酸钙
2KAlSi3O3 + 2H2O+CO2 → H4Al2Si2O9 + K2CO3 + 4SiO2
正长石
固体矿物 真溶液 胶体
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⑤氧化作用： 氧是强烈的氧化剂，常通过空气和水中的
游离氧进行氧化作用。
氧化作用随温度上升而加剧。
许多变价元素在地下缺氧条件常形成低价 元素的矿物，出露地表后，在氧化环境下易 氧化为高价元素的新矿物，以适应新环境。 易氧化的元素多为金属元素，尤其是铁。
引起物理风化的主要原因有：
（1）岩石卸荷释重引起的剥离作用：形成于地 壳深处的岩石，后来受到地壳抬升，释放了原 来受压的应力，由此引起岩体膨胀，当膨胀超 过弹性限度，岩石就发生破裂。
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在花岗岩分布地区由于岩石完整，物质均匀，破 裂面少，因而这种原因引起的物理风化最常见。
花岗岩经物理风化后片状剥落 Photograph by Peter L. Kresan
地貌学
山西五台山
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第八章 风化作用与坡地重力地貌
• 人们通常用“海枯石烂不变心”来表示对 爱情的忠贞，实际上海会枯，石也会烂。
引起石烂的原因就是——风化作用
• 风化后的物质在重力和水等因素作用下，
容易顺坡向下运动，形成——坡地重力 地貌
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Photograph from: www.nationalgeographic.com
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二、主要岩石的风化特点及岩石地貌特征
一、影响岩石风化特征与风化速度的因素 风化作用的速度主要取决于自然地理条件和组
成岩石的矿物性质。 （一）岩石所处的环境条件 1．气候 地表各处的气温、降水及生物状况都受
该地区气候的影响，而气温影响着岩石的机械破碎 程度、化学风化速度、生物风化的进程，降水关系 到水的活跃程度，生物的生长状况直接影响生物风 化作用，因此，气候是影响岩石风化的重要因素。 气候是受纬度、地势、海洋等因素控制，具有分带 性，在不同气候带上，岩石风化特点明显不同。
格中，并改变其分子结构，形成新矿物（如下式）。 CaSO4（硬石膏）+2H2O → CaSO4·2H2O （石膏）
水化作用的结果是改变矿物物理性质：硬度下降， 密度减小，体积增大，有利于物理风化进一步进行 。
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④碳酸盐化作用（在石灰岩地区最明显）
碳酸与岩石中的金属离子发生反应形成碳酸盐化 作用（如下式） 。
（2）影响因素： 水：地表化学风化过程中最活跃的因素 大气：氧气、二氧化碳 温度：影响化学风化进行的速度
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（3）分类 化学风化分溶解、水解、水化、氧化、碳酸
盐化、生物化学风化等。 ①溶解：水对矿物直接溶解 作用：增加岩石孔隙，破坏岩石结构，削弱 岩石抗风化能力，有利于物理风化作用进行。
10
②水解：矿物与水发生反应而分解
遍而极其缓慢的作用过程。
（二）实质
地下深处的岩石在出露或接近地表后，为适应地表常 温常压的新环境， 必然发生的一种变化过程。
（三）分类
通常分为物理风化、化学风化
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1、物理风化
概念：岩石发生物理疏松崩解等机械破坏的 过程，一般不引起化学成分的改变，以温度变 化为主要影响因素，破坏只使岩石由大块变为 小块，再变成细沙，细粉，最后变成岩土。
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Photograph by Peter L. Kresan
2、各种风化作用关系
（1）区别 物理风化只机械破坏物理性质（由大变小），
不改变化学性质，不产生新矿物；化学风化发 生化学反应，改变化学成分，产生新矿物。
（2）联系 物理风化是基础和先导；化学风化反过来促
进物理风化的进行和深入，由于岩性、构造、 气候、流水等条件不同，同一地点风化程度不 完全相同，产生差异风化现象。
岩石卸荷释重引起物理风化 Photograph by Peter L. Kresan
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（2）外来晶体的挤压作用（ 又称冰劈或冰楔作用， 如图）
冰辟作用形成过程：① 存 在于岩石裂隙中的水，在 气温达到冰点凝固结冰时 体积膨胀，使岩石裂隙加 宽加深。② 冰融化时，水 沿着扩大了的裂隙向更深 处渗入，再次冻结……③ 如此反复，以致把岩石崩 解成碎块。