9第九章风化作用1

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
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
已矗立于干燥的埃及3500多年， 克雷帕特拉石柱被搬移到空气 并保持完好的克雷帕特拉石柱 污染的纽约75年后的照片 照片
§2. 影响风化作用的因素
地形条件的影响 地形的高度、起伏程度及坡向，具体影响到 气候、风化产物的保存、日照、植被等条件。 山区地形条件影响最为突出 由山顶到山脚不同海拨及气候有明显的垂直 分带 山顶：物理风化强烈。 山脚：化学风化生物风化为主。
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：
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。
• 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
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。
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
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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。
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。
§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
残积物
溶解物
§3. 风化作用的产物
差异风化 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
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。
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
§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
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。
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
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:
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
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 。
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。
3.在相同的自然条件下，下列各类岩石中相对易风化 的是（ ）。
a.粗粒花岗岩 ; b. 中粒花岗岩 ; c. 斑状花岗岩 ; d. 细粒 花岗岩 。
4.在极地、温带、中低纬度荒漠、热带雨林四类不同 地区中，化学风化作用的深度由深到浅的变化规律是 （ ）。
a.热带雨林区—中低纬度荒漠区—温带区—极地区 ; b. 热带雨林区—极地区—温带区—中低纬度荒漠区 ; c. 热带雨林区—温带区—极地区—中低纬度荒漠区 ; d. 极地区—温带区—中低纬度荒漠区—热带雨林区 。
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。
( 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
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
逐 渐
增
钾长石
强
白云母 石英
§2. 影响风化作用的因素
岩性影响 岩石的结构 岩石结构较疏松的易于风化 不等粒结构易于风化 粒度粗者较细者易于风化； 孔隙式胶结较基底式胶结易于风化 胶结物成分：Si>Ca>泥 ……
§2. 影响风化作用的因素
岩性影响 岩石的构造 层理发育容易风化
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
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