第二章 岩石风化与土壤形成

风化作用
（2）水化作用 指无水矿物与水结合成为含水矿物的作 用。
CaSO4＋2H2O 2Fe2O3＋3H2O 赤铁矿 CaSO4.2H2O 2Fe2O3.nH2O 褐铁矿
矿物水化后膨胀并失去光泽，变得松软，有利于进一步风化。
风化作用
（３）水解和碳酸化作用
水解 2KAlSi3O8＋3H2O Al2Si2O5(OH) ＋ 4SiO2＋2KOH 钾长石 高岭石 碳酸化水解作用 2KAlSi3O8＋CO2＋2H2O AlSi2O5(OH)＋4SiO2＋K2CO3 CO2溶于水时，对碳酸盐的溶解力，较纯水增强几十倍。
土壤肥力性状：由于这类岩石中SiO2含量很少，发育形成的 土壤质地较粘，含有较丰富的营养成分（除K以外），pH微 酸性，虽然质地偏重，但是林地一般排水条件好，所以这 种岩石发育的土壤一般肥力较高，宜林性好。
生态类型
（4）钙质岩石风化物 含CaCO3的岩石：石灰岩、大理岩、泥灰岩、白云质灰岩、 钙质砂岩和页岩 特 点：抗物理风化强，抗化学风化弱，形成薄层土壤。
四 、风化产物的类型
地表的风化产物构成一层薄薄的外壳-----风化壳
风化产物
碎屑物质 难溶物质 溶解性物质
形成不同类型的风化壳。
生态类型 （根据风化产物对土壤肥力性状的影响作为分类）
地球化学类型 （根据风化物化学成分特点分类 ） 母质类型 （根据风化产物的成因分类）
生态类型
生态类型
（1）硅质岩石风化物
土壤形成的实质
就是地质大循环和生物小循环的矛盾和统一。生 物小循环是构成地质大循环中地表物质运动过程 的一个部分。地质大循环使营养元素不断向下淋 失，而生物小循环却从地质大循环中不断地累积
风化作用
二、风化作用类型
1. 物理风化
指岩石在外力影响下，机械地分裂成碎屑，只改变 其大小与外形，而不改变成分的过程。
(1) 温度作用 引起岩石内外胀缩不一致，岩石是热不良导体。 (2) 结冰作用（冰劈作用） (3) 风和水的磨蚀作用 风沙磨蚀岩石，使之表面裸露，加速物 理风化。
风化作用
寒裂风化
则构成海岭和火山岛，如夏威夷群岛。
长白山岩石绳
长白山天池
五大连池由二百多年前火 山（玄武岩浆）喷发堵塞河 道形成的五个堰塞湖。
玄武岩柱状节理
形成错落 的六边形 石凳
3. 石灰岩地貌 “喀斯特”地貌
(１) 石芽与溶洞：流水沿石灰岩表面或裂隙进 行溶蚀形成许多细小的沟槽，称为溶沟。溶
沟间突起的脊称为石芽（千岛湖羡山岛）。
风蚀石蘑菇
塔克拉马干沙漠
(２) 沙丘： 是风沙长期吹 扬而堆积起来 的一种地貌景 观， 常见是 “月型”。
新月形沙丘
（３）雅丹地形：泛 指干燥地区一种风蚀 地貌，河湖相土状沉 积物所形成的地面， 经风化作用、间歇性 流水冲刷和风蚀作用， 形成与盛行风向平行、 相间排列的风蚀土墩 和风蚀凹地（沟槽） 地貌组合。这种地质 现象在新疆罗布泊东 北发育很典型。
积大，容易受到水、空气、CO2等化学物质作用而发 生化学风化。
（３）岩石的构造
坚硬而致密结构的岩石，比疏松多孔的岩石抗风化
能力强，有层理、片理、节理和裂隙的岩石，水分、
空气容易侵入而引起风化。
影响因素
2. 外因（岩石所处的环境条件） （1）气候 ：控制风化作用的类型和速度 a.极地气候区 b.沙漠干旱气候区 c.温带湿润气候区 d.热带炎热气候区 （2）地形和植被：地形可影响风化作用的速度、 深度及风化产物的堆积厚度和分布状况。
组成岩石的矿物的化学结构 即稳定性 注：在外界环境条件大致相同的情况下，常见的
各种矿物抗风化的稳定性顺序如下：
石英>白云母>正长石>斜长石>黑云母>角闪石>辉石>橄榄石
（结合矿物结晶顺序图）
影响因素
（２）岩石的结构
隐晶或等粒细粒的稳定性大于等粒粗粒或斑状（物
理风化）。 但是一当岩石破碎崩解，细粒由于表面
特 点： 抗物理风化能力差，易崩解，形成厚层风化壳 土壤肥力性状：由于这类岩石除了含有较多的长石外，还有 一定量的石英，正长石在湿热的环境下易分解生成次生粘矿， 粘土矿物和石英混合存在，使土壤砂粘适中，表现出较好的 肥力。
生态类型
（3）铁镁质岩石风化物
富含深色矿物的岩石：辉长岩、玄武岩、闪长岩、安山岩 等。 特 点： 抗物理风化和化学风化均较弱，形成厚层风化壳。
风化作用
2. 化学风化
指岩石在外界条件的影响下，引起化学成分的 改变，产生新的物质的过程。
（1）溶解作用 水是一种极性溶剂，岩石中的矿物都是无
机盐， 虽然占绝大部分的硅酸盐和铝硅酸盐矿物溶解度很 小， 但很大的地质年代中，水溶解的规模是相当大的， 况 且地表的水常常溶有CO2、NO2以及有机酸等， 这样大大 提高了水的溶解能力。
风城
5. 瀑布景观
瀑布大多形成于河流中。 当河流向下游伸展过程中由 于河底岩石性质不同，风化程度不一，或遇到断层而 塌掉，从而形成很大的落差， 这样就会形成瀑布。 （我国贵州的黄果树大瀑布落差57m，尼亚加拉大瀑 布落差50m。）
黄果树瀑布
伊瓜苏瀑布（最宽）
尼亚加拉瀑布（流量最大）
第二节 土壤形成
(２) 漏斗与落水洞：地表水沿着石灰岩中垂直 的裂隙向下渗透， 从而溶蚀而形成漏斗状。 如果漏斗下部有岩洞就可称为落水洞（杭州 灵隐寺的一线天）。
(３) 溶洞与地下河 溶洞是岩溶地区广泛的水平 洞穴， 由于地壳上升或地 下水位的迁移，溶洞有成层 分布的特征（瑞晶洞）。 溶洞中地下水汇集畅流形成 地下河（我省瑶琳仙境、富 阳灵山幻境、 昌化瑞晶洞、 金华双龙洞）。
微生物、植物根系、动物等，在岩石风化初期主 要是低等生物如细菌、真菌、 地衣等。
风化作用
根劈作用
三、 影响风化的因素
1. 内因（岩石的性质）
岩石本身的性质以及组成岩石的矿物纯度影响着风 化的速度和强度。
组成岩石的矿物成分和性质 岩 石 特 征 岩石的结构 岩石的构造
影响因素
（1）组成岩石的矿物成分和性质 组成岩石的矿物颜色、颗粒大小。
定性）和矿物的组合规律，及不同地区的风化特点。
五、岩石的景观地貌
自然界中有不同岩石，不同地质作用下可形成千奇百怪的地貌 特征。 1、红wk.baidu.com岩地貌（丹霞地貌）：是水平层理的砂岩在遭受风化剥 蚀后所形成的一种地貌。以广东省韶关地区丹霞山最为典型， 故命名为丹霞地貌。 水平层理的砂页若岩性变化较大即风化难易不同，则常形成孤 峰，丛峰和塔状的峰峦景观。若岩性较一致的则形成馒头山 或方形山地貌景观。
具有丹霞地貌的我国有武夷山， 河北承德风景 名胜区（棒锤山），庐山，浙江省的江郎山， 永康方岩等。
丹霞地貌景观特点：丹霞地貌主要表现在既“秀”又 “险”， 孤峰林立，迂回曲折。例描写武夷山有“三 三秀水清如玉，六六奇峰翠插天”称她为“碧水丹 山”“奇秀东南”。但丹霞地貌也常形成绝壁， 因而 十分险。例庐山有众多陡峭奇险的地方。江郎山则更称 为一绝。
在溶洞中地下水从洞顶下滴， 原来溶解于水中的碳酸钙沉积
下来，形成悬挂于洞顶的圆锥 称为石钟乳， 在洞底相应位置 上能形成向上生长的圆锥称为 石笋， 石钟乳与石笋相连就称 为石柱了。
(６) 石花：是纯CaCO3的沉积（瑞晶洞）
4. 风蚀地形地貌（只发生在干旱地区 ）
(１) 风棱石、风蚀柱和石蘑菇
地面上石块受到风沙长期磨蚀 后可形成平滑磨蚀面 相邻磨 蚀面之间有突起的棱，此类石 块可称风棱石。立在地面的岩 石长期受风沙吹扬和磨蚀可形 成孤立的柱状岩石称为风蚀柱。 由于近地面风沙大，故这些风 蚀柱可形成上粗下细的蘑菇状 称为石蘑菇。（我国吐鲁番分 地西北部）
土壤肥力特性：风化过程主要是碳酸钙淋溶，残留下来的主 要是少量粘土矿物，所以土层薄质地较粘，富钙少磷钾，pH 呈中性至碱性，肥力水平一般较低。
岩石与土壤肥力的关系
土壤肥 水气热：受土壤中不同粗细颗粒的控制
力性质 养 分：(1)受母岩释放的养分多少控制 (2)受土壤细粒部分吸持养分能力的 影响 (1)土壤颗粒的粗细取决于母岩中稳定性矿物和易分解矿物 的比例 (2)土壤养分取决于母岩中含有的盐基离子即金属离子的数 量，如K、Na、Ca、Mg、Fe、Zn、Cu、Co、Mo等。岩石是由 矿物组成的， 所以要充分分析矿物的性质（元素组成及稳
果环境不断发生变化，则岩石或风化物可能一直在变化。
风化作用
风化作用实质上表现为一系列崩解和分解
崩解：岩石由大块变成碎块，再 渐变成细粒，其形状和大小改变 了，但化学成分不发生变化。
分解：岩石风化过程 中化学成分发生变化
物理风化 生物风化 化学风化
自然界中，三种风化作用通常是联合进行与相 互助长的， 划分它是为了讨论方便。
五大成土因素
生物作用
母质
气候、地形、时间
土壤
本质过程
接受能量及物质
母质
放出能量及物质
土壤
五大成土因素作用下进行物质能量的转换
土壤形成过程中的大小循环学说
1. 地质大循环
地质大循环是一个开放性系统，作用时间长，是大范围的 物质循 环运动。
2. 生物小循环 生物吸收
矿质元素 （母质）
矿化
生物残体
生物小循环是矿质元素的富集及有机质积累过程，它是 在地质大循环基础上发展起来的，其作用有： 1)使母质中有限的矿质元素发挥无穷的营养作用 2)通过生物小循环， 可使母质中分散的元素 富集起来，通 过选择吸收，使养分元素更适宜生物生长，并同时积累土壤 有机质。
丹霞地貌（广东）
武夷山
棒锤山
庐山
江郎山
永康方岩
2. 花岗岩风化地貌
花岗岩是岩浆侵入地壳深处冷却而形成的岩浆岩。 在漫长的地质处年代中，当花岗岩出露地表后，
它就开始风化向形成独特的地貌景观。花岗岩的
特点是垂直三向节理或垂直节理，使其风化形成 各种陡峭的地貌和怪石。
花岗岩的格状节理
黄山
风化作用
（４）氧化作用 空气中的氧在有水的条件下，氧化能力很强。 2FeS2＋2H2O＋7O2 FeSO4＋2H2SO4
湿润的条件下含铁、硫的矿物（含变价元素）普遍地进行着氧 化过程。深色矿物（因含二价铁）容易风化。
风化作用
3. 生物风化
指岩石中的矿物在生物及其分泌物或有机质分 解产物的作用下，进行的机械性破碎和化学分 解过程。 生物风化的作用因素是生物及其代谢物发生的 风化是物理和化学风化并存。
SiO2 含量很高的岩石 ：如石英岩、石英砂岩、由硅质胶结的 岩石（硅质砾岩或页岩）。 特 点：硅质岩类抗物理风化和化学能力强 土壤肥力性状：硅质岩类风化物的厚度极薄，砂质，多石砾， 各种营养元素也十分贫乏，分散的石英颗粒及岩石碎屑保水能 力很低。
生态类型
（2）长石质岩石风化物
富含正长石成分的岩石：花岗岩、正长岩、酸性斑岩、流纹 岩长石砂岩、片麻岩
第二章
岩石风化与土壤形成
内容提要
三种风化作用类型 影响风化作用因素
风化产物三种类型
土壤形成的五大因素
土壤形成实质
第一节
风化作用（风化过程）
一、风化作用的概念
地表的岩石在大气和水的联合作用以及温度变化和生物 活动影响下，所发生的一系列崩解和分解作用。 岩石发生风化作用的原因 岩石处在它生成的环境条件下是稳定的（处于一种平衡状 态），但条件发生变化，为了适应新的环境，必然发生变 化，以达到适应新环境的新平衡。这种变化是慢长的，如
水解和碳酸化作用的实质，矿物中的盐基离子被氢离 子取代。
风化作用
石灰岩的风化
石 笋
CaCO3 ＋ H2CO3
溶解度很低
(H2O+CO2)
Ca(HCO3) 2
溶解度较高
平衡的变化： (1)当CO2充足时，且有一定的湿度，平衡一直向右
(2)当湿度较小，Ca(HCO3) 2脱水并放出CO2，平衡向左进行。 自然界的许多石灰岩溶洞不断地进行着以上反应， 形成 千姿百态的地。如石笋、石钟乳、石柱、石林等，
路南石林
(４) 峰林： 漏斗和落水洞不断扩大， 使石 灰岩被切割成高度相似、分离 散立的孤峰。这些孤峰平地拨 起，形似丛立的树林， 故称为 峰林。我国广西、云南、贵州 等地多见。尤其是广西桂林一 带的漓江两岸， 峰林立在江边， 群峰倒映在水中，真是一幅山 清水秀、奇峰林立的画景。
广西峰林
(５) 石钟乳、石笋、石柱
（奇峰、奇石）
花岗岩的垂直三
向节理发育，常
形成非常陡险的 地貌（黄山）， 或者石蛋地形 （天涯海角）。 天涯海角
花岗岩垂直节理
华山
2. 玄武岩地貌
玄武岩浆粘度小，流动性大，喷溢地表易形成大
规模熔岩流和熔岩被，如长白山。但也有呈层状 侵入体的，如岩床等。在高原地区常形成面积达 数千至数十万平方千米的熔岩台地，有人称其为 高原玄武岩，如印度的德干高原玄武岩。在海洋