9第九章风化作用1
风化作用
风化壳类型：硅铝-碳酸盐型风化壳
特点：温带半干旱，有机酸起积极作用，碱金属元 素析出和碳酸盐的富集（主要是CaCO3）
温带 半干旱气候
标志性矿物：方解石、白云石、高岭石、蒙脱石。
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寒带气候
风化壳类型：岩屑（或机械）型风化壳 特点：气候严寒，岩石受微弱化学和生物化学作用 破坏，元素迁移作用弱，以机械破坏为主。 高山 高寒气候
标志性矿物：经轻微化学变化的岩石。
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4. 水解作用：在水中电离的矿物阴离子或阳离子与H2O离解成的H+和OH-相
互结合，生成难电离的弱电解质的过程。水解作用反应不可逆，通常是水中的 H+臵换矿物中碱金属离子，因此，发生水解作用的矿物主要是弱酸强碱盐组成 的矿物。水解作用导致矿物分解和岩石破坏，在表生地球化学中具有重 要意义。
Mg2SiO4+ 4H2O
可迁移的元素 略可迁移的元素
实际不可迁移的元素
Al、Fe、Ti
SiO2（石英）
受气候控制，迁移能力与温度和湿度成正比
岩石矿物的抗风化能力：与矿物自身化学性质、元素组成、形成环境及其颜色
有关。
矿物抗风化能力的规律：
自然元素 > 氧化物、 氢氧化合物 > 硅酸盐、 硫化物 > 硫酸盐、卤化物
岩石抗风化能力的规律：
2. 氧化作用：矿物与大气或水中的游离态氧发生反应，生成氧化物的作用。
铁帽
赤铁矿
针铁矿
氧化作用所能达到的地带，称为氧化带，深度随岩石性质、裂隙发育程度和地 下水情况而异。
知识拓展：风化作用
风化作用风化作用：通过物理、化学、生物等作用，使地表或接近地表的岩石、矿物逐渐崩解、疏松或改变化学成分，变成岩屑和砂土，这种现象叫风化，这种作用称为风化作用。
根据风化作用的因素和性质可将其分为三种类型：物理风化作用、化学风化作用、生物风化作用。
岩石受到温度变化、冻融作用和其它机械作用力的影响，产生崩解、破碎，改变块体大小，而基本上不改变其化学成分的现象称为物理风化。
例如，白天在太阳光线照射下，岩石表面很快被晒热，而其内部随深度增加，增温渐小。
在夜晚情况刚好相反，岩石表面很快散热冷却，而其内部冷却较慢，这就造成了岩石表里的冷热不均，收缩和膨胀的不协调，日久天长便会发生裂纹和裂隙，这就是坚硬岩石崩解的开始。
顺着岩石裂隙进入雨水，冬季寒冷使水结冰，体积膨胀，扩大岩石裂隙，随之泥沙、矿物质充填缝隙。
在干旱季节，缝隙中的盐类重新结晶，也会产生很强的撑胀作用。
这些物理的或机械的破坏作用都会使岩石崩解破碎。
岩石在水、水溶液和空气中的氧与二氧化碳等的作用下，发生溶解、水化、水解、碳酸化和氧化等一系列复杂的化学变化，这种引起岩石成分和性质的变化叫化学风化。
它使岩石中可溶的矿物逐步被溶蚀、流失或渗透到风化壳下层，重新沉积。
残留原地的或新形成的多为难溶的稳定矿物。
化学风化的结果使原岩中的缝隙加大，孔隙加密，破坏了原岩的结构和成分，甚至使坚硬的岩层变成松散的土层。
岩石在生物活动的影响下所产生的机械破坏和化学变化称为生物风化。
如生长在岩石裂隙中的植物，由于其根系逐渐加粗、增长，使岩石裂隙受到像楔子一样劈裂作用，不断地使岩石裂缝扩大加深。
植物根系在岩石缝中一般可深达几十厘米到1米左右，甚至可达十几米，对周围岩石可产生10—15公斤/厘米2的压力。
一些小动物的挖掘和穿凿活动也会加速岩石的破碎。
生活在岩隙和土壤中的动物和植物，在新陈代谢过程中不断分泌出各种化合物，如碳酸、硝酸和各种有机酸等，对岩石起着强烈的溶蚀和破坏作用。
特别是一些微生物的活动，作用非常明显，它们有的可以吸收空气中的氮制造硝酸，有的能吸收CO2制造碳酸，有的能吸收硫制造硫酸。
地球科学概论第九章 风 化 作 用
第一节风化作用类型一、风化作用概述矿物和岩石在地表条件下发生机械破碎和化学分解的过程－风化作用。
根据风化作用性质和作用方式，风化作用类型分为：物理、化学和生物风化作用。
（一）物理风化作用地表岩石在原地发生机械破碎而不改变其化学成分，也不形成新矿物的作用过程－物理风化作用。
如，矿物岩石的热胀冷缩、冰劈作用、层裂和盐类物质结晶等均使岩石由大变小，以至完全破碎。
物理风化作用方式－热胀冷缩由于温差影响，尤其短时间温度骤变，岩石强烈热胀冷缩，发生破碎和剥落。
在沙漠地区，昼夜温差达70℃以上。
岩石由多种矿物组成，不同矿物具有不同的膨胀系数，差异性膨胀破坏了矿物间结合力，是岩石发生碎裂的主要原因。
冰劈作用水结冰时体积增加。
岩石裂隙中充填水，当温度降至0℃，水结冰过程发生膨胀，冻结和融化反复交替使岩石裂隙增多导致岩石崩裂。
层裂作用地下深处岩石，当上覆岩层被剥蚀，出露地表时压力消除，产生向上的膨胀力，形成平行于地面的裂隙。
盐类的潮解和结晶盐类物质夜间吸收水分溶解，白天蒸发失水结晶。
溶解与结晶交替。
（二）化学风化作用化学风化作用：受水、氧气和二氧化碳作用，地表岩石发生化学成分和矿物成分变化的作用过程。
作用方式：溶解、水化、水解、碳酸化和氧化作用等。
溶解作用水是溶剂，含有一定量的O2、CO2及其它物质，具较强的溶解能力。
不同矿物具有不同的溶解度：方解石>白云石>橄榄石>辉石>角闪石>长石>石英。
温度对矿物的溶解度有显著影响。
热带地区雨水充沛、气温高，岩石风化速率高。
水化作用矿物与水作用，吸收水分子加入到矿物晶格中，形成含水矿物。
如，CaSO4 + 2H2O CaSO4 ? 2H2O硬石膏石膏硬石膏转变为石膏，体积膨胀60%，对围岩产生压力。
同时，石膏溶解度较大，更加速岩石的风化和分解。
水解作用发生水解，形成含OH－的新矿物。
造岩矿物中硅酸盐和铝硅酸盐矿物易发生水解作用如：4K[AlSi3O8] + 6H2O Al4[Si4O10](OH)8+8SiO2+4KOHAl4[Si4O10](OH)8 + nH2O 2Al2O3?nH2O+ 4SiO2 + 4H2O溶于水中的CO2形成CO32－和HCO3－，与矿物中金属阳离子结合成易溶的碳酸盐而随水流失，原有矿物发生分解：CaCO3+CO2+H2O Ca2++2HCO3－4K[AlSi3O8] + 4H2O +2CO2 Al4[Si4O10](OH)8+8SiO2+2K2CO3氧化作用矿物中某些元素与氧结合形成新矿物：黄铁矿(FeS2)－硫酸亚铁(FeSO4)－硫酸铁[Fe2(SO4)3]－褐铁矿[Fe(OH)3]磁铁矿(Fe3O4)－褐铁矿[Fe(OH)3]大部分岩石和矿物中含有铁，氧化后使风化岩石表面常呈紫红色和铁褐色。
第九章 风化作用
采石场中岩石的席理
（2）岩石、矿物的热胀冷缩发生剥离作用 ）岩石、 岩石是热的不良导体，在长期的昼 夜、季节性温差变化的影响下，岩 体表里受热不均，胀缩交替，反复 进行，致使岩体表里间产生裂隙甚 至崩解成碎块。
岩石热胀冷缩导致岩石 破坏过程示意图
（3）岩石空隙中水的冻结与融化引起冰劈作用 ） 冰劈作用——岩石裂隙中的水冻结成冰，使岩石受撑而破裂 的作用。
类型 碎屑型 硅铝—氮化物 硫酸盐型 硅铝—碳酸盐 型
气候条件 寒带及高山 寒冷气候区 干旱气候
标型元素
标型矿物 原生矿物
风化作用程度标志 物理风化形成的碎屑物
Cl、Na、 岩盐、硝石、芒硝、 Na、Ca、Mg析出的形 S(Ca、Mg) 硬石膏等 成氮化物，硫酸盐富集 Ca、Mg （Na） 碳酸盐、芒硝、高 岭石、有时有锰的 氧化物和氢氧化物 及粘土矿物 二氧化硅部分流失、主 要聚集Ca、Mg碳酸盐， Mg、Na元素部分聚集
褐铁矿
黄铁矿
常见的金属硫化物中往往共生 有铁的硫化物,在地表风化形成 残留原地的褐铁矿顶盖,叫“铁 帽”。
（2）溶解作用 ）
水是天然的优良溶剂。水分子是偶极分子，能与偶极型或离子型的分 子相结合。大部分矿物是离子键型化合物,当其与天然水接触时,部分 易溶离子脱离矿物进入水中，呈溶解状态被水带走。矿物的溶解度取 决于矿物的化学特性，以及温度、压力、水中二氧化碳含量和pH值等。 卤化物类、硫酸盐和碳酸盐类矿物为易溶或较易溶矿物，而硅酸盐类 矿物为难溶矿物。溶解作用可以选择性地带走岩石中的易溶矿物，留 下一些空洞；也可以把可溶性单矿物岩溶解殆尽，而难溶物质则残留 原地。 常见矿物的溶解度从大到小顺序为：
影响土壤发育的因素主要是气候和植被。
我国的主要土壤类型
知识拓展：风化作用
风化作用风化作用：通过物理、化学、生物等作用，使地表或接近地表的岩石、矿物逐渐崩解、疏松或改变化学成分，变成岩屑和砂土，这种现象叫风化，这种作用称为风化作用。
根据风化作用的因素和性质可将其分为三种类型：物理风化作用、化学风化作用、生物风化作用。
岩石受到温度变化、冻融作用和其它机械作用力的影响，产生崩解、破碎，改变块体大小，而基本上不改变其化学成分的现象称为物理风化。
例如，白天在太阳光线照射下，岩石表面很快被晒热，而其内部随深度增加，增温渐小。
在夜晚情况刚好相反，岩石表面很快散热冷却，而其内部冷却较慢，这就造成了岩石表里的冷热不均，收缩和膨胀的不协调，日久天长便会发生裂纹和裂隙，这就是坚硬岩石崩解的开始。
顺着岩石裂隙进入雨水，冬季寒冷使水结冰，体积膨胀，扩大岩石裂隙，随之泥沙、矿物质充填缝隙。
在干旱季节，缝隙中的盐类重新结晶，也会产生很强的撑胀作用。
这些物理的或机械的破坏作用都会使岩石崩解破碎。
岩石在水、水溶液和空气中的氧与二氧化碳等的作用下，发生溶解、水化、水解、碳酸化和氧化等一系列复杂的化学变化，这种引起岩石成分和性质的变化叫化学风化。
它使岩石中可溶的矿物逐步被溶蚀、流失或渗透到风化壳下层，重新沉积。
残留原地的或新形成的多为难溶的稳定矿物。
化学风化的结果使原岩中的缝隙加大，孔隙加密，破坏了原岩的结构和成分，甚至使坚硬的岩层变成松散的土层。
岩石在生物活动的影响下所产生的机械破坏和化学变化称为生物风化。
如生长在岩石裂隙中的植物，由于其根系逐渐加粗、增长，使岩石裂隙受到像楔子一样劈裂作用，不断地使岩石裂缝扩大加深。
植物根系在岩石缝中一般可深达几十厘米到1米左右，甚至可达十几米，对周围岩石可产生10—15公斤/厘米2的压力。
一些小动物的挖掘和穿凿活动也会加速岩石的破碎。
生活在岩隙和土壤中的动物和植物，在新陈代谢过程中不断分泌出各种化合物，如碳酸、硝酸和各种有机酸等，对岩石起着强烈的溶蚀和破坏作用。
特别是一些微生物的活动，作用非常明显，它们有的可以吸收空气中的氮制造硝酸，有的能吸收2制造碳酸，有的能吸收硫制造硫酸。
《风化作用》课件
分类：物理风化、化学风化
总结词
物理风化主要包括机械破碎和热胀冷缩等现象，而化学风化则涉及到矿物与水、氧气和二氧化碳等发生的化学反 应。
详细描述
物理风化主要通过机械方式使岩石崩解，如温度变化引起的热胀冷缩，使岩石产生裂缝，或者冰冻和干燥引起的 应力变化，使岩石碎裂。而化学风化则是由岩石中的矿物与水、氧气和二氧化碳等发生化学反应，导致岩石分解 。这些化学反应可以改变岩石的成分和结构，使其逐渐分解成碎屑和土壤。
未来，随着科技的不断进步和应用领域的拓展，风化作用的研究将更加深入和广泛。同时，随着人们对环境保护意识的提高 ，风化作用的研究也将更加注重实际应用和环境保护的结合。
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一些植物和微生物会分泌出酸性和碱性物 质，对岩石进行腐蚀和分解。
03
风化作用的影响
对地表形态的影响
风化作用会导致地表 岩石破碎、分解，形 成大小不一的碎屑。
风化作用还会导致地 表起伏不平，增加地 表的粗糙度。
这些碎屑在重力作用 下逐渐堆积，形成各 种地貌，如山丘、峡 谷等。
对土壤形成的影响
风化作用产生的碎屑和土壤中的 有机质经过微生物分解和化学反
人类活动对风化作用的影响涉及到土地利用、采矿、水利 工程、交通建设等多个方面。例如，采矿活动会破坏地表 的岩石和土壤，水利工程和交通建设会导致土壤和岩石的 移动和变形，这些都会促进风化作用的进行。
风化作用研究的发展趋势
风化作用研究的发展趋势主要包括以下几个方面：加强基础理论的研究，深入了解风化作用的机理和过程；加强应用研究， 将风化作用的研究成果应用到实际的环境保护和资源开发中；加强跨学科的合作，将地质学、地理学、生态学等多个学科的 理论和方法结合起来，全面深入地研究风化作用。
第九章风化作用
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，表面积增大，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。生物风化则总是与各种物理化学风化作用配 合发生的。
• 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。
第二节 影响风化作用的因素
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、气候条件
• 二、地形条件
• 三、岩石性质
一、气候因素 • 气候通过气温、降雨量、生物繁殖 状况而表现。气候的分带性：由纬 度、地势、距离海洋远近等控制。
气候影响到
地表温度 降水量 降水性质 水溶液性质 生物活动状况
4.风化壳的研究意义 • (1)地壳运动与古地理：长期稳定或隆起，风化壳得以 充分发育，古风化壳代表古代沉积间断，发育构造运 动。 • (2)古地理：陆地，不同气候条件，风化壳特征不一。 • (3)矿产：残余型矿床，残积砂矿床(金、金刚石)。 • (4)工程建设：对近代埋藏的风化壳应填重对待。某水 库工程对风化壳厚度估计不够，蓄水后坝下渗漏严重 。
复习
九、风化作用
• 风化作用的概念
• 风化作用类型（机械风化、化学风化、生物 风化），具体的类型 • 影响因素：气候、地形、岩石性质 • 残积物、风化壳、风化壳剖面、矿产
生物化学风化作用
植物和细菌在陈代谢中常常析出有机
酸及CO2。这些物质一方面酸化土壤，
另一方面腐蚀岩石。生物死亡后，腐 烂分解形成一种腐植质(胶状的物质)， 是一种有机酸，对岩石起腐蚀作用。
地壳表层岩石经机械破碎，化学风化后形成的松 散物，再经过生物的化学风化作用，增加了有机 物质－腐殖质，这种具有腐殖质、矿物质、水和 空气的松散物质叫做土壤。
风化作用
有些矿物可被完全溶解： CaCO3 ＋ CO2 ＋ H2O = Ca2＋ ＋ HCO3－
溶洞（贵州）
（3）水化作用： 有些矿物与水起反应，吸收水分子形成新的矿物。
例如：硬石膏与水作用后形成石膏，体积增大60%， 对周围岩石产生很大压力，因而促进了物理的破坏作用。
CaSO4 ＋ 2H2O = CaSO4· 2H2O 硬石膏 石膏
经过水化作用而形成的石膏较硬石膏的 溶解度要大得多，加速了石膏被水的溶解。
（4）水解作用：
矿物与含有自由离子H＋和[OH]－的水作用，能使矿 物的阳离子形成氢氧化物，从矿物中解脱出来，因而 破坏了矿物。 例如：正长石与水作用，可使正长石中的钾形成 KOH溶于水中，正长石最后变为高岭石而被破坏。 4KAlSi3O8 ＋ 6[H ＋ ＋ (OH) － ]=Al4Si4O10(OH)8 ＋ 8SiO2 ＋ 4KOH 正长石 离解水 高岭石
一般的残积土的特征
组织结构全部破坏，已成土状，锹镐易开挖，干钻易钻进，具可 塑
全风化花岗岩的特征
结构基本破坏，但尚可辨认，有残余结构强度，可 用镐挖，干钻可钻进
孔隙水和裂隙水有何特征？
:主要赋存在松散沉积物颗粒间孔隙中的地下水。在堆积平 原和山间盆地内的第四纪地层中分布广泛。是工农业和生活用水 的重要供水水源。孔隙水的分布、补给、径流和排泄决定于沉积 物的类型、地质构造和地貌等。不同成因的沉积物中 ，存在着不 同的孔 隙水 。在山前地带形成的洪积扇内，近山处的卵砾石层中 有巨厚的孔隙潜水含水层；到了平原或盆地内部，由于砂砾层与 粘土层交互成层 ，形成承压孔隙水含水层 。在平原河 流的中 、 下游地区的河床 相的砂砾层中，存在着宽度和厚度不大的带状孔 隙水含水层。在湖泊成因的岸边缘相的粗粒沉积物中，多形成厚 而稳定的层状孔隙水含水层。在冰川消融水搬运分选而形成的冰 水沉积物中，有透水性较好的孔隙水含水层。深层孔隙承压水往 往远离补给区。离补给区越远，补给条件越差，补给量有限，故 深层孔隙承压水的开采应有所节制。 :存在于岩石裂隙中的地下水。与孔隙水相比较，它分布不 均匀，往往无统一的水力联系。是丘陵、山区供水的重要水源， 也是矿坑充水的重要来源。按含水介质裂隙的成因，可分为风化 裂隙水、成岩裂隙水与构造裂隙水。按埋藏条件，可以是潜水或 承压水。按裂隙水的水力联系程度分为风化壳网状裂隙水、层状 裂隙水和脉状裂隙水。与孔隙水比较，裂隙水分布不均匀，水力 联系不好，介质的渗透性具有不均一性与各向异性。
风化作用1】
物理风化产生的主要原因
• 1热力风化：地球表面所受太阳辐射有昼夜和季 节的变化，因而气温与地表温度均有相应变化。 岩石是不良导体，所以受阳光影响的岩石昼夜 温度变化仅限于很浅的表层，而由温度变化引 起岩石的膨胀和收缩，这一过程的频繁交替遂 使岩石表层产生裂隙以致成片状剥落。昼夜温 差的变化还将使岩石中具有不同膨胀系数矿物 之间的链接力丧失，使他们彼此分离成为砂粒。 如花岗岩
岩石被节理所切割
风化的初期
c－风化的晚期
岩浆岩化
1、定义：岩石和矿物因生物(包括动物和 植物)的生长和活动的影响而产生的物理 风化和化学风化。 2、现象特征：引起岩石的机械破坏；植物 根分泌出的有机酸，也可以使岩石分解破 坏。 3、意义：不仅在于引起岩石的机械和化学 破坏，还在于它形成了一种既有矿物质又 有有机质的物质——土壤。
寒带
寒带 或寒温带 草原、 半荒漠带 温暖湿润 带 湿热的亚 热带、热 带
物理风化
物理风化为 主化学风化 微弱 化学风化为 主 化学风化加 强 化学风化彻 底
无
水云母
蒙脱石
高岭石
铁、铝 氧化物
主 要 风 化 壳 类 系型 与 气 候 的 关
四、我国的风化壳类型及其分布
（一）、氧化阶段 1、碎屑性风化壳 2、碳酸盐风化壳 3、硅铝风化壳 4、富铝风化壳 5、含盐风化壳 （二）、还原系列
2、现象特征：物理风化是最简单的风化 作用，在沙漠地区尤其明显。岩石出 现裂隙，由大块变成了小块，由小块 变成砂，由砂变为土。 3、影响因素：气候寒冷或干燥地区，生 物稀少，寒冷地区降水以固态形式为 主，干旱区降水很少，以物理风化作 用为主。地形影响气候，间接影响风 化作用；陡坡上，地下水位低，生物 较少，以物理风化为主.
风化作用概述
1.氧化作用
含变价元素的矿物，在H2O、O2的作用下变成氧化物、氢氧化物 和含氧盐等。附带产生的酸体改变了环境的酸碱度，有利于进一步化 学风化作用。
Fe2SiO4+O2+4H2O=Fe2O3+2H4SiO4
铁橄榄石
赤铁矿或褐铁矿 硅酸
2FeS2+O2+4H2O=Fe2O3·nH2O+4H2SO4
Zr等。 非金属矿产——石膏、重晶石、漂白土、硅藻土、建筑砂等。 冶金熔剂、水泥原料、人造纤维原料——石灰岩、白云岩。 耐火材料、陶瓷原料、钻井泥浆原料、吸收剂、净化剂等原料——泥质岩。
五、沉积岩石学（Sedimentary Petrology）的研究任务
1. 特征研究 研究沉积岩的物质成分、结构构造、分类命名、岩体产状和岩层
（三）矿物成分
1.沉积岩中大量出现 粘土矿物、碳酸盐矿物、盐类矿物、铁质矿物、有机质、蛋白
石、玉髓等。 2.沉积岩中较少出现
橄榄石、基性斜长石、普通辉石、普通角闪石等。 3.沉积岩和岩浆岩中都大量出现
石英、酸性斜长石、钾长石等。
沉积岩与岩浆岩平均矿物成分对比表
矿物种类
粘土矿物 沉积铁质矿物 白云石及部分菱铁矿 方解石 石膏及硬石膏 磷酸盐矿物 有机物质
2.生物源物质——生物遗体（贝壳、骨骼）、有机质。
3.深源物质——火山喷发带来的气、液、碎屑，以及来自深大断裂带的富 多金属元素的热卤水等。
4.宇宙源物质——陨石的降落。
简称为“陆、海、空、生”。
（二）化学成分
1. Fe2O3 ＞FeO（氧化强烈）。 2. K2O +Na2O含量低（易溶解、淋滤）。 3. K2O ＞Na2O （粘土矿物吸附或云母）。 4. H2O、 CO2等含量高。 5.有机质丰富。
1什么叫风化作用
1什么叫风化作用？它有哪几种类型？影响风化的因素有哪些？风化作用的工程意义如何？岩石风化的调查应注意哪些问题？如何防治岩石的风化？答：岩石发生物理、化学性质变化称为风化，引起岩石这种变化的作用称为风化作用；被风化的岩石圈表层称为风化壳。
风化作用的类型1) 物理风化热力风化地球表面受大阳辐射引起气温变化冻融风化岩石孔隙或裂隙中的水冻结成冰体积增大 9％，产生压应力――冰冰劈作用。
2) 化学风化溶解作用水化作用水解作用碳酸化作用氧化作用3) 生物风化生物风化是指生物在生长和分解过程中直接或间接地对岩石矿物所起的物理和化学的风化作用。
影响风化作用的因素1) 气候因素2) 地形因素3) 地质因素岩石风化的勘查评价与防治1) 岩石风化的调查内容主要有：A 查明风化程度，确定风化层的工程性质，以便考虑建筑物的结构和施工的方法。
B查明风化厚度和分布，以便选择最适当的建筑地点，合理地确定风化层的清基和刷方的土石方量，确定加固处理的有效措施。
C 查明风化速度和引起风化的主要因素，对那些直接对响工程质量和风化速度快的岩层，必须制定预防风化的正确措施。
D 对风化层的划分，特别是粘土的含量和成分（蒙脱石、高岭石、水云母等）进行必要分析，因为它直接影响地基的稳定性。
2) 岩石风化的防治方法主要有（1）挖除法适用于风化层较薄的情况，当厚度较大对通常只将严重繁响建筑物稳定的部分剥除。
（2）抹面法用使水和空气不能透过的材料如沥青、水泥、粘土层等覆盖岩层。
（3）胶结灌浆法用水泥、粘土等浆液灌入岩层或裂隙中，以加强岩层的强度，降低其透水性。
（4）排水法为了减少具有侵蚀性的地表水和地下水对岩石中可溶性矿物的溶解，做排水工程。
2.简述河漫滩的形成过程。
并说明何谓二元结构？答：河流洪水期淹没的河床以外的谷底部分。
它由河流的横向迁移和洪水漫堤的沉积作用形成。
平原区的河漫滩比较发育。
由于横向环流作用，V字形河谷展宽，冲积物组成浅滩，浅滩加宽，枯水期大片露出水面成为雏形河漫滩。
风化作用
三、化学风化
（二）溶解作用
水直接溶解岩石中矿物的作用称为溶解作用。溶解作用的结果，使岩石中的易溶物质被 逐渐溶解而随水流失，难溶的物质则残留于原地。岩石由于可溶物质的被溶解而致孔隙 增加，削弱了颗粒间的结合力从而降低岩石的坚实程度，更易遭受物理风化作用而破碎。 最容易溶解的矿物是卤化盐类（岩盐，钾盐），其次是硫酸盐类（石膏，硬石膏），再 次是碳酸盐类（石灰岩，白云岩）。岩石在水里的溶解作用一般进行的十分缓慢，但是 当水的温度升高以及压力增大时，水的溶解作用就比较活跃。特别是当水中含有侵蚀性 的CO2而发生碳酸化作用时，水的溶解作用就会显著增强，如在石灰岩分布地区，由于这 种溶解作用经常会产生溶洞、溶穴等岩溶现象。
二、物理风化
温度风化：
是指由于岩石表层温度周期性的变化而使岩石崩解的过程。任何物质受热 后体积发生膨胀，遇冷则体积收缩，岩石也不例外。在白天，当岩石受太 阳光照射时，岩石表面的温度升高，表层体积就会膨胀，同时一部分热量 向岩石的内部传递，但由于岩石是不良的热导体，热量传播得较慢，因而 内部的温度上升很慢，体积膨胀的量也很小。这样，在岩石表层与岩石的 内部之间，由于体积膨胀的差异，就形成平行岩石表面的裂隙。到了夜间， 岩石表面热量散发较快，温度下降，体积收缩，而内部的热量散发慢，体 积还处于膨胀的状态，从而产生了表层收缩、内部膨胀的不协调情况。这 样，在表层也就形成了垂直岩石表面的裂隙。久而久之，岩石表层的裂隙 扩大，岩石破碎。
三、化学风化
（三）水化作用 有些矿物与水接触后和水发生化学反应，吸收一定量的水到矿物中形成含 水矿物，这种作用称为水化作用。如硬石膏经过水化作用变为石膏就是很 好的例子。 CaSO4 +2H2O →CaSO4·2H2O 硬石膏 石膏 第一个图为硬石膏，第二个为石膏。水化作用形成了新的含 水矿物改变了矿物原来的结构，也改变了含有该矿物岩石的结构，其结果 往往使矿物，岩石的抗风化能力减弱，加速了风化的进程。
9 风化作用与剥蚀作用
2 地形因素 • （1）地形高低的变化会造成气候垂直分带； • （2）山坡的陡缓影响地下水位、植物的生长。 • （3）朝阳面温差大，风化强，而背阳面则相反。
Yangtze University
3 岩石性质：结构、构造、胶结物、裂隙发育程度
（1) 岩石的结构、构造：结构均匀者难以风化。 （2) 沉积岩中的胶结物：钙质胶结比泥质和硅质胶结易风化。
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
第一节 风化作用
风化作用的类型 风化作用的产物 影响风化作用的因素
根据风化作用的方式和特点，风化作用可分为物理风化作用、 化学风化作用和生物风化作用。
Yangtze University
• 物理风化作用 Physical weathering
第二节 剥蚀作用
地面流水 地下水、冰川风 海洋（湖泊）
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小 结
剥蚀作用
1 地面流水的剥蚀作用
2 地下水、冰川和风的剥蚀作用 3 海洋（及湖泊）的剥蚀作用
重点掌握
1 河流的侵蚀作用过程
2 岩溶地貌类型
3 冰川及海洋的剥蚀作用产物和地形
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特征：
仅机械破碎、化学成分无明显改变 物理风化作用的方式： 温差风化、冰劈作用、 盐类的结晶与潮解、层裂或卸载作用
第一节 风化作用
风化作用的类型 风化作用的产物 影响风化作用的因素
1、物理风化作用 Physical weathering (1)温差风化: 岩石表层温度发生周期性变化而 使岩石崩解的过程。干旱的沙漠气候带常见。 撒哈拉大沙漠温差可达61ºC，机理（？）。
（ 2 ）降水量：降水量大，出现潮湿气候，有利于化学风化和 生物风化作用；降水量小，出现干旱气候，温差大，雨量小， 物理风化作用显著。
第九章风化作用
第九章风化作用风化作用风化作用的类型风化作用的方式影响风化作用的因素风化作用的产物第一节风化作用的类型风化作用是指地表或接近地表的坚硬岩石、矿物在原地与大气、水及生物接触过程中产生物理、化学变化而形成松散堆积物的全过程。
根据风化作用的因素和性质可将其分为三种类型：物理风化作用、化学风化作用、生物风化作用★物理风化作用在地表或接近地表条件下，岩石、矿物在原地产生的机械破碎而不改变其化学成分的过程。
★化学风化作用地表或接近地表条件下，岩石、矿物在原地发生化学变化而分解并产生新物质的过程。
★生物风化作用生物对岩石、矿物产生的破坏作用。
第二节风化作用的方式地表岩石时时刻刻都在与大气、水和生物接触，不断地进行着各种方式的风化作用。
归纳起来，风化作用的方式可分为物理的方式：包括岩石的释荷，岩石的热胀冷缩，水的冻融；化学的方式：包括氧化作用、溶解作用、水化作用和水解作用；此外就是生物的作用。
第二节风化作用的方式物理的方式岩石的释荷在地下深处的岩石承受巨大静压力，其潜在膨胀力是十分惊人。
岩石从地下深处变到地表条件时由于上覆静压力减小而产生张应力形成一系列与地表平行的宏观和微观的内部破裂面。
形成这种裂隙构造的作用称为剥离作用。
第二节风化作用的方式岩石的热胀冷缩温差大的地区，在白天当太阳光直射时，岩石表层增温而膨胀，而内部膨胀小甚至未发生变化。
到了夜晚气温骤降，岩石表面收缩。
这样使其岩石表面与内部产生应力差。
这种生应力差就会使岩石破裂。
第二节风化作用的方式水的冻融贮藏在地表岩石空隙中的液态水，当温度下降到摄氏零度以下时，就会结冰，结冰后的体积体积增大1/11左右空隙中产生巨大的，这种压力就会岩石裂开。
第二节风化作用的方式盐类的结晶与潮解在降水量小于蒸发量的干旱、半干旱地区，地表或接近地表的岩石空隙中含盐分较多。
白天气温较高，在烈日烤晒之下，水分不断蒸发，地下水通过毛细作用向上迁移，空隙中盐分的浓度不断增加，当盐分浓度增大至过饱和时，就要结晶，体积就会增大，对裂隙周围产生压力，扩大裂隙空间，最终使岩石破碎。
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风化作用的概念和类型
生物的化学风化作用 生物的新陈代谢及遗体腐烂分解物（有 机酸等）与岩石进行的作用。
§2. 影响风化作用的因素
一、 气候因素 二、 地形因素 三、 岩性因素 四、 地质构造因素
§2. 影响风化作用的因素
气候因素 气温、降雨、生物繁殖状况对物理及 化学风化产生影响 举例：。。。。。。 潮湿炎热地区，降水量大，生物繁 茂，生物的新陈代谢和尸体分解过 程产生的大量有机酸，化学风化和 生物风化都十分强烈
1.下列矿物中相对最易氧化的是（ ）。
a.黄铁矿（FeS2）; b. 磁铁矿(Fe3O4) ; c.赤铁矿 (Fe2O3) ; d.褐铁矿[Fe(OH)3] 。
2.下列哪一种气温幅度变化较大或速度变化较快时最 有利于温差风化的进行（ ）。
a.年气温 ; b. 季气温 ; c. 月气温 ; d. 日气温 。
化学风化作用的主要方式
1．溶解作用 2. 水化作用 3．水解作用 4. 碳酸化作用 5. 氧化作用
风化作用的概念和类型
溶解作用 矿物溶解导致岩石结构的破坏 矿物溶解度能力的排序。 方解石 > 白云石 > 橄榄石 > 辉石 > 角闪石 > 长石 > 石英 水的温度、压力以及PH值等对矿物的溶 解度影响明显。
气候影响 地表温度 降水量 降水性质 水溶液性质 生物活动状况
干冷地区 低
固体 酸性少
少
温热地区 高 大 雨
酸性水 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。
湿热地区：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。
风化作用类型、强弱与气候条件
残积物 岩石经风化后易溶物流失，余下的碎 屑物和新生矿物集合体 特征： 结构松散，岩屑大小不均，棱角分 明，无层理，与基岩呈过渡状态。 有用重矿物富集时成残积砂矿
§3. 风化作用的产物
风化壳 呈不连续的薄壳覆盖在基岩上的风化 残积物集合体
风化壳特征（成分、薄厚）与基岩、气 候、地形及剥蚀作用程度有关。
§2. 影响风化作用的因素
地质构造不同部位抗风化能力不同 构造裂隙发育的岩层利于风化 斜顶部：张裂隙发育 断层带两侧节理裂隙 …….
节理与风化
§3. 风化作用的产物
地貌
差异风化
球形风化
。。。。。。
风化壳
碎屑 新生物异风化 相同风化作用条件时，抗风化能 力不同， 岩石表现出程度不等的风化速度， 形成凹凸不齐地貌
( 碳酸钙 )
( 重碳酸钙 )
风化作用的概念和类型
氧化作用 矿物中元素与氧结合，形成新矿物。
2FeS2 + 7O2+ 2H2O → 2FeSO4 + 2H2SO4→ Fe2(SO4)3+4Fe(OH)3
黄铁矿 → 硫酸亚铁 → 硫酸铁 → 褐铁矿
矿物中的变价元素从低价变成高价：
4Fe3O4 +O2 + 18H2O → 12Fe(OH)3
风化作用的概念和类型
碳酸化作用
CO32-、HCO3-与矿物反应，形成易溶碳酸盐， 原有矿物分解成新矿物残留。
4K(AlSi3O8) + 4H4O+2CO2 → Al4(Si4O10)(OH)8 + 8SiO2 + 2K2CO3
( 钾长石 )
→ ( 高岭石 )
CaCO3+H4O+CO2 → Ca(HCO3)2
层裂
风化作用的概念和类型
物理风化作用形成机制 结晶撑裂机制 盐分结晶--溶解的撑裂与松驰交替反复 进行而使岩石碎裂。
盐类结晶造成的干裂 美国
风化作用的概念和类型
物理风化作用产物特征： 碎屑粗细不等，棱角显著，没有层理； 多分布在分水岭上或斜坡上； 碎屑物的成分与下覆基岩成分一致。
提问 请问分类的标准是什么?
风化作用的概念和类型
物理风化作用 岩石和矿物发生机械破碎而不改变其 化学成分，也不形成新矿物的作用称 为机械风化作用
风化作用的概念和类型
物理风化作用形成方式 矿物岩石的热胀冷缩 冰劈作用 层裂 盐分结晶的撑裂作用
1）矿物岩石的热胀冷缩
风化作用的概念和类型
风化作用的概念和类型
物理风化作用形成机 制 冰劈机制 岩石裂隙中水 结冰，导致体 积膨胀对裂隙 周围产生压力， 裂隙扩大 冰的溶化与结 冰的交替，裂 隙进一步扩大
风化作用的概念和类型
物理风化作用形成机制 层裂机制 上覆岩石被剥蚀后，压力解除，露出 地表的岩石产生向上或向外的膨胀， 形成平行于地面的裂隙。
§3. 风化作用的产物
风化壳 风化产物的类型 碎屑物质：岩屑，矿物碎屑等残留原 地； 溶解物质：离子－胶体，大部分随水 搬运走； 难溶物质： Fe，Al 等形成粘土、褐铁 矿、铝土矿等新生矿物残留原地。
§3. 风化作用的产物
风化壳的分层（由上到下） 风化壳的风化程度是从地表向地下深处逐渐 减弱，有明显的垂直分带性，上到下可分为： Ⅰ--土壤层（风化壳表层） Ⅱ--残积物层 Ⅲ--半风化层 Ⅳ--底层
风化作用的概念和类型
溶解风化产物： 离子 胶体 难溶物质
风化作用的概念和类型
水化作用 矿物与水作用，形成新的含水分子矿物。
CaSO4 + 2H2O → CaSO4·2H2O ( 硬石膏 ) ( 石膏 )
风化作用的概念和类型
水解作用
盐类矿物遇水后发生水解并与OH-、H+反 应生成新的矿物。如：
某 风 化 壳 的 组 成
风化壳剖面
1、基岩 2、碎屑带 3、伊利石-蒙脱石带 4、高岭石带 5、氧化铝富集带 6、铁、铝富集带
含盐风化壳
碳酸盐
不饱和硅铝
碎屑 碎屑硅铝风化壳
紫红色砂页岩
饱和硅铝风化壳 富铝风化壳 石灰岩岩溶
§3. 风化作用的产物
风化壳的研究意义 古风化壳代表古代沉积间断 风化壳特征对古地理的示踪 古风化壳可成矿：残余型矿床，残积 砂矿床(金、金刚石). 风化壳对建设工程的影响
图解题 图为某地黑云母斜长 片麻岩的风化壳剖面， 自上而下分为四层:
分类 生物物理风化作用 生物化学风化作用
风化作用的概念和类型
生物物理风化作用 生物活动使岩石产生机械破坏
生物物理风化作用方式 １.根劈 ２.动物钻洞、挖土 ３.人类活动
生物的机械风化作用
主要发生在生物的生命活动 过程中。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。
磁铁矿 →
褐铁矿
铁帽 氧化带
金属硫化物矿脉
铁帽与地下矿藏
风化作用的概念和类型
化学风化作用残留物的特点： 松散 富铁、铝、硅的化合物，如褐铁矿、铝土矿、 高岭土、蛋白石等。 提问 缺那些元素？ 为什么海洋中富Na,K,
风化作用的概念和类型
生物风化作用 生物活动及产物对岩石所起的机械的、化学 的破坏作用。
第九章 风化作用
§1. 风化作用的概念和类型 §2.影响风化作用的因素 §3. 风化作用的产物
风化作用的概念和类型
风化作用： 由于外动力作用，使地表岩石或矿物 在原地发生物理、化学变化的过程叫 风化作用。
风化作用的概念和类型
风化作用类型： 物理（机械）风化 化学风化作用 生物风化作用
岩性影响 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。
鲍温成矿系列—矿物析出顺序
橄榄石
矿 物
辉石
抗
基性斜长石 风
化
逐 渐
角闪石
中性斜长石 能
力
析
出 黑云母
酸性斜长石
• 陡：风化碎屑物很快剥蚀掉， 易
地 于物理风化的进行。 势
• 缓：生物化学同风化为主。
§2. 影响风化作用的因素
岩性影响 三大岩类抗风化的能力排序。 沉积岩：碎屑岩 > 化学岩、生 物岩 岩浆岩：酸性岩 > 基性岩 变质岩：浅变质 > 深变质
花岗岩
石灰岩
§2. 影响风化作用的因素
差异风化作用，相对坚硬的岩石形成突起的地形
§3. 风化作用的产物
球状风化 岩块的边缘和隅角最先风化 岩块变为球形的风化
球状风化的过程
花岗岩的球状风化
§3. 风化作用的产物
球形风化的主要条件 岩石具厚层或块状构造 发育几组交叉裂隙？？？ 岩石难于溶解 岩石主要为等粒结构。
§3. 风化作用的产物
物理风化作用形成机制 热胀冷缩机制 热膨胀能力差异机制 冰劈机制 层裂机制 盐的结晶撑裂机制
风化作用的概念和类型
物理风化作用形成机制 热胀冷缩机制 岩石为热的不良导体，昼夜、季节温 差形成岩石热胀冷缩，产生裂缝； 热膨胀能力差异机制 不同矿物热胀系数不同，岩石形成不 均匀膨胀，产生裂缝。
风化作用的概念和类型
风化物堆积物类型 崩积物 重力作用下崩落至山坡脚下的风化碎屑物 石河 崩积物沿山谷下滑形成河流状堆积。 倒石堆 崩积物在坡麓地带堆积成上细、下粗的半圆 形锥体
风化作用的概念和类型
化学风化作用 岩石受地表水、氧及二氧化碳等的作用 而发生化学成分变化，并产生新矿物的 作用。
4K(AlSi3O8) + 6H2O → Al4(Si4O10)(OH)8 + 8SiO2 + 4KOH
( 钾长石 )
( 高岭石 )
Al4(Si4O10)(OH)8 + nH2O →Al2O3. nH2O +4SiO2 + 4H2O
( 高岭石 )
水铝石（铝土矿）
水解（风化）作用后的花岗岩 马达加斯加