外动力地质作用

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外动力地质作用
黄定华 中国地质大学(武汉)• 地球生物学系
学习要点
外动力地质作用的主要任务就是削高补低,重塑 地表形态并产生相应的地质产物——沉积物
何谓外动力地质作用?
外动力作用指以太阳能为主、重力参与所驱动的地 球过程。在形式上分别表现为风的作用、海洋与湖 泊作用、河流与地下水作用、冰川与重力作用;在 过程上则依次表现为风化作用,剥蚀作用,搬运作 用和沉积作用。
1.大气的结构
大气圈在垂直和水平两个方向上分别存在着非均一 现象,据此可以对大气进行垂向和水平划分。
对流层是大气圈的最下一层,平均厚度为10km左右,厚度
不到大气圈的1%,但集中了大气质量的3/4,大气水汽
的90%。主要天气现象如云、雾、雨、雪、雹都形成在此
层内。风的地质作用也因此而起。
2.大气的运动
度的不同步变化,从而产生了昼夜风向不同的海陆风。
风化作用指在地表或接近地表条件下,坚硬的岩石、矿 物在原地发生物理的、化学的变化从而形成松散堆积物 的过程。 风力作用是指风凭借其动力及其携带物质对地 表岩石的机械破坏作用。 从定义上不难看出两者的不同: 1.从动力来看,风化作 用的动力来自物理(岩石的释重。热胀冷缩、冰劈作用 等)、化学(氧化作用,水溶液的作用等)及生物(根 劈作用、生物腐殖质腐蚀岩石)等作用;而风力作用的 动力就是风本身。 2.从结果上来看,风化作用形成松散的堆积物,常见的 为地层中的古风化壳及现在的土壤层;而风力作用主要 形成各种风蚀地貌。
风化。
球形风化现象:岩石中因发育多组裂隙,在风化作用
下趋于球形化的现象。常见于较细、均质岩石中,如粉
砂岩、凝灰岩、火山熔岩中。
细砂岩、中浅层侵入岩等岩性均一的岩石最易发生
3)气候的影响:
炎热潮湿区化学生物风化作用十分强烈,干旱、半 干旱区以温差风化为主,寒冷冰冻区以冰劈作用为主。 气候对风化作用的程度、类型和深度影响也是显著 的

O、A、B层合称为土体,是成土作用最为活跃的层 次和真正意义上的土壤层。
风的地质作用
风是空气的水平运动。它起源于太阳对大气的幅射,形成 于不同的纬度分带和地理分区。 风是导致沙漠化,风成黄土与风灾的直接原因之一。 大气系统是一个受到多种不确定因素影响的复杂系统;因 此气候变化的长期行为是不可预测的。
根本原因:岩石在新的环境下调整达到新的平衡状态。
风化作用是所有外动力地质作用得以发生的序幕。
风的地质作用≠风化作用
§1 风化作用类型
物理风化作用 化学风化作用 生物风化作用
§1 风化作用方式
物理风化(胀缩交替)温差、冰劈、盐类结晶与潮解等 化学风化(化学反应)溶解、氧化、水化、水解和碳酸化 生物风化(生命活动)生物物理和生物化学过程
4)地形条件:
地形高低造成气候垂直分带;阳坡比阴坡风化作用强
§5 风化壳的组成与结构
风化壳:由残积物和土壤在陆地上构成的,厚薄不均
的不连续薄壳。
古风化壳:地质时期形成、已经成岩但仍保留相应
特征的风化壳
风化壳的垂直分带结构:土壤层、残积层、半风化层
风化壳的垂向结构
土壤层:经过生物风化作用的改造而富含腐殖质的残 积物。 残积层:经长期物理和化学风化作用后残留在原地的 风化产物。 半风化层:遭受初步风化作用影响、岩石的结构、构 造和成分尚未发生彻底变化的岩石部分
主要发生有高纬度及高山区。
3. 盐类的结晶与潮解作用:与冰劈类似。盐类结晶使体积增 大,多发生在干旱及半干旱地区。
物理风化作用的产物
2. 化学风化作用
定义:地表附近岩石和矿物因化学反应,而使其 成分和结构发生改变的过程。
化学风化的主要方式:
氧化作用: 矿物与大气或水中的氧化合生成氧化物的作用。如:
风蚀作用的产物
风蚀作用的产物包括风蚀的岩石和风蚀地形两种 风蚀作用改造的岩石有: 风棱石;蜂窝石;蘑菇石等
风蚀作用形成的地形有:
风蚀洼地;风蚀谷;风蚀残丘等
风蚀作用的产物
蘑菇石
风蚀作用产物示意图
风蚀作用的产物
“骆驼”石
风蚀作用的产物
风棱石
风棱石
风蚀地貌
新月形沙丘
风蚀地貌
月牙湖
新月形沙丘
赤 道
——南北方向的经圈环流随季节移动,北半球冬季南
移,夏季北移。南半球反之。 ——东西方向的水平环流随冬夏太阳位置的南北移动, 规模和位置也南北移动。且中、高纬地区风力冬强夏弱;
在0º 的低纬地区则夏强冬弱。 ~30º
——加上地形的影响,大气环流的规模和形态变得更
为复杂。
N600
N300
00
用。如
4K[AlSi3O8]( 钾 长 石 )+6H2O Al4[Si4O10](OH)8 ( 高 岭 石 )
+8SiO2(蛋白石胶体)+4K(OH)(溶液)
水化作用:水分子结合到矿物晶格中变成为含水的新矿物。如
Fe2O3(赤铁矿)+nH2O Fe2O3 nH2O(褐铁矿)
3. 生物风化作用
定义:生物在生命活动中引起岩石的分解和破坏
土壤层
残积层 半风化层
现代风化壳剖面
腐殖质是一种复杂化合物的混合物,通常呈黑色或 棕色,性质为胶体状。它具有比土壤无机组成中粘 粒更强的吸持水分和养分离子的能力,因此,少量
的腐殖质就能显著提高土壤的肥力。
风 化 作用的元素序列与发展阶段
极易迁移 容易迁移 可以迁移 略可迁移 一般不迁移
Cl(Br,B,I); S K, Ca, Na, Mg, F, Sr SiO2, Mn, P, Ba, Rb, N Al, Fe, Ti SiO2(石英)
4FeS2(黄铁矿) +19O2 + mH2O2Fe2O3 .nH2O+8H2SO4
溶解作用: 卤化物、硫酸盐、碳酸盐等矿物易溶于水的作用。 最常见是碳酸盐矿物溶于含CO2的水溶液中, 如:
CaCO3(方解石) +H2O +CO2Ca(HCO3)2
化学风化的主要方式:
水解作用:水中H和OH离子置换矿物在水中离解出的离子的作
1)岩石成分对风化作用的影响:
元素的迁移能力:某些元素易于从矿物中析出。如K、Ca、Na、
Mg等,有些不易析出,如Al、Fe、Ti及SiO2等。
矿物的抗风化能力:浅色或无色矿物抗风化能力大于深色矿物;
表层形成的矿物比地下深处高温高压环境中形成的矿物耐风化;
岩浆岩矿物中抗风化能力与结晶顺序相反。
• 矿物抗风化序列: 自然元素>氧化物、氢氧化物>硅酸盐、硫化物>硫 酸盐、卤化物 • 造岩矿物抗风化序列: 石英>白云母>正长石>黑云母(酸性斜长石)>角闪
象馒头。另一种是连续的黄土平顶峁,峁顶之间有一个分水鞍地。
峁的形成也与古地形有关。
黄土研究是我国特有的地质学 优势领域之一,蕴涵着地质晚 近时期的气候乃至全球变化的 丰富信息,与中国人种的生息 繁衍紧密相关。
黄 土 剖 面
Class Over
大气的运动既有垂直方向,也有水平方向的。前者 可形成大气环流,பைடு நூலகம்者则形成气旋和风。 大气的运动是在气压梯度的驱动下发生和维持的。
大气环流
大气每时每刻都在不停地运动着,其运行是极其
复杂和多变的。大气环流就是大气运动的基本形式之一,
可以按运动方向分为水平环流和垂向环流,按地理方向分
为经圈环流和纬圈环流。
外动力地质作用类型
按地质营力分:
地面流水地质作用、海洋地质作用、地下水地质作用、风的地
质作用、湖泊地质作用、冰川地质作用、生物地质作用等。
按作用程序分:
风化作用、剥蚀作用、搬运作用、沉积作用。
成岩作用是介于内、外作用之间的一个特殊阶段
风化作用
风化作用是指在地表条件下,由于太阳,大气,水, 生物等的作用,使岩石在原地遭受破坏的地质作用。
作用。
生物风化的主要方式
1. 生物机械风化作用: 根劈作用:生长在岩石裂隙中的植物,随着根系不断地 长大,对裂隙壁产生挤压,使岩石裂隙扩大,从而引起 岩石破坏,这种作用称根劈作用 ;人类活动。 2. 生物化学风化作用: 生物的分泌物和死亡后遗体腐烂分解产物对岩石和矿 物的破坏作用。
4. 影响风化作用的因素
磨圆度差,一般呈次棱角状-棱角状;
矿物成分以石英和长石为主;
无层理。
塬、梁、峁 黄土地貌——塬、梁、峁
塬是黄土覆盖的范围较广的平坦高地,是黄土覆盖在大片平整古
地形上形成的。
梁是长条形的黄土丘陵。我国黄土地区当地所指的梁,梁顶较狭
窄,呈明显的穹形。也可有平顶梁。梁的形成多与条状古地形有
关。
峁 是穹状的黄土丘陵。峁顶面积不大,呈明显的穹起,整个外形
S300
S600
§2 风的侵蚀作用
吹蚀作用:风将地表松散物质吹离原地的过程。 对象主要为粘土— 粉沙级的松散物质。
磨蚀作用:风携带的沙粒对地表岩石的冲击、磨擦使其
破坏的作用。
风的含沙量具明显的垂直分带性,绝大部分沙粒集
中在距地面30 cm 范围内,尤其是10cm以下,故风的磨
蚀作用主要发生在30 cm的高度内
风蚀地貌
风城
§3
风的搬运作用
定义:风将碎屑物携带至它处的过程。由于风是气体, 密度小,其搬运力通常不大,但有其独特的特征: 1. 风主要搬运沙级以下的物质(粒径<2mm)。但风暴 的搬运量和搬运距离可很大(几百万吨、上万公里)。 细小的悬浮物可环球旅行.
风的搬运方式
2. 在风的搬运过程中,特别在定向风的作用下,搬运 物的分选性非常明显。 通常,推移(滚动)粒径 >2
§1 风的地质作用特点
多发生于植被稀少、地表物质疏松、蒸发量远大于降雨量 的干旱地区。
是一种纯机械性作用,即风的侵蚀、搬运、沉积均以机械
方式进行。
风是气体介质,多无固定的流动路线;风速和风向变化大。
海陆风的形成与运动
在海洋与陆地交界的部位,会产生一种特殊的“海陆风”。
主要成因是源于海洋与陆地的热容不同,导致了相互间温
风化作用阶段
风化壳类型
气候类型 高纬寒冻区
机械破碎阶段 机械风化壳 富钙化阶段 富硅铝阶段 富铝化阶段
碳酸盐风化壳 中纬温带区 高岭土风化壳 低纬亚热带区 砖红土风化壳 赤道热带区
昆仑山顶风化壳
古风化壳
现代风化壳
风化壳与土壤

腐殖质层(O) 淋 溶 层 (A) 淀积层 (B) 半风化层(C)
平均经圈环流
平均纬圈环流
大气环流的实质——热对流
太阳辐射造成高低纬之间的温度差异,形成低纬低 压和高纬高压的局面,进而产生了高低纬之间的气压梯 度。在气压梯度的控制下,赤道附近空气受热膨胀上升, 高空空气流向两极;在极地空气冷却下沉,向低纬地区
流动,于是形成南北方向高低纬之间的大气环流圈。
极轴
磨圆度好,颗粒基本上无棱角,石英颗粒表面常呈毛玻璃状;
成分稳定,多以石英为主,云母等片状矿物少见;
常具板状斜层理和风成交错层理;
较粗的沙表面上常有氧化锰和氧化铁薄膜 ,俗称“沙漠
漆”;
风成黄土特点:
灰黄、棕黄色,疏松多孔,孔隙度高达44-55﹪, 垂直裂隙发育; 分选性良好,大部分颗粒直径为0.5-0.05mm;
1. 物理风化作用
定义:岩石和矿物主要受温度变化等因素影响,
在原地发生机械破碎而无明显化学改变的过程。
物理风化的主要方式
1. 温差风化:岩石表层温度的周期性变化使岩石崩解,多在 温差大的干旱和半干旱地区发生。
2. 冰劈作用:岩石裂隙中的水结冰后体积膨胀,溶化后体积
变小,再加入水,然后再次膨胀,长期反复作用引起岩石破裂。
mm、跃移物粒径2—0.2mm(距地面30cm)、悬移物 粒
径<0.2 mm。
3. 因风是气体,风运物更容易碰 撞、磨圆磨细。
§4 风的沉积作用
风的沉积作用:当风速的降低,紊流的上举速度低 于沙粒的沉降速度时,沙粒和尘土便堆积下来形成 的风积物的过程 从风源区顺着风的前进方向,沉积物由砾逐渐成为 粉尘,并具明显分带性,同一带中的沉积物粒度相 等,分选性很好
石(中性斜长石) > 辉石(基性斜长石)>橄榄石
花岗闪长岩中闪长岩包体差异风化现象
差异风化现象:在相同
风化条件下由于岩性的
不同导致风化速度不同, 使岩石表面出现凸凹不 平的现象。
2)岩石结构、裂隙度的影响: 岩石中矿物颗粒大小、孔隙度、裂隙度等均会对岩石 的风化产生影响。通常颗粒大者易风化,裂隙发育者易
风积物
风积物主要分为两类:
一类为沙级(2-0.05mm)称风成沙; 一类为粉沙和粘土(粒度<0.05毫米)称风成黄土。 风成沙和风成黄土在空间分布上有严格的规律性, 其生成条件也不同。
风成沙特点:
分选性(碎屑颗粒粗细均匀程度。大小均匀者,分选性好,大小混杂者,
分选性差。)极好,大多数颗粒直径为0.1-1mm;
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