第五章 风化作用
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第五章 风化作用
目的和要求：了解风化作用的类型；掌握影响岩 石风化的因素和主要造岩矿物在风化中的表现。
风化作用：即地壳表层的岩石在大气、水 的联合作用以及温度变化和生物活动的影 响下发生的一系列崩解和分解。
第一节 风化作用的类型
按作用因素与作用性质的不同，分为： ✓物理风化 ✓化学风化 ✓生物风化
残积物：岩石风化后在原地残留的物质。
包括：残留原地的碎屑以及新形成的矿物。 其结构松散，其中岩石碎屑大小不均，棱 角显著，通常不具有层理。
主要分布在分水岭、山坡，矿物成分与基岩一致。
堆积物：岩石风化物经迁移在异地堆积的 物质。
三、风化壳
风化的产物成为一个不连续的薄壳覆盖在 基岩上，称为风化壳。 包括：残积物+堆积物。 被较新岩层覆盖而保存下来的风化壳，称 为古风化壳。
风化。 ✓变质岩：矿物组成越多，岩石越易风化
2.岩石性质
2.2 岩石的结构、构造 ✓岩石中矿物或碎屑物颗粒的粗细、分选程度、
及胶结程度决定岩石的致密度和坚硬度。
✓薄层岩石、具有层理（沉积岩）、片理（变 质岩）构造岩石风化速度快。
2.岩石性质
2.3 节理发育状况 ✓节理密集之处风
化作用最强烈
球状风化
钾长石
高岭石
Al4[Si4O10] (OH)8+nH2O →2Al2O3·nH2O+
8SiO2+4H2O
高岭石
铝土矿
P115-117
化学风化作用的主要方式：
✓碳酸化作用
4K[AlSi3O8]+4H2O +2CO2→Al4[Si4O10] (OH)8 +8SiO2 +2K2CO3
钾长石
高来自百度文库石
✓氧化作用 黄铁矿→褐铁矿
球状风化产生的条件：
①岩石具有厚层或块状构造； ②发育几组交叉裂隙； ③岩石难于溶解； ④岩石主要为等粒结构。
海南：天涯海角
位于福建海坛岛西北处海面的“半洋石帆” 是目前发现的全国最大的花岗岩球状风化海蚀 柱。两块巨石分别高达33米和17米，如鼓起 的风帆，而托起“船帆”的石岛恰如船身。这 艘“不沉之舟”与福建人顽强而勇敢地奔向大 海。
3.2.3 化学风化为主的中期阶段（酸性硅铝阶 段（风化壳遭强烈的淋溶作用）
Ca、Mg、Na、K淋失，H2SiO3部分淋失， 呈酸性反应。粘土矿物以高岭石、埃洛石为主 。多见于秦岭、大巴山谷地及江淮丘陵的红棕 或棕色黄棕壤。
二、主要造岩矿物在风化过程中的变化p120
三、主要岩石的风化特点及岩石地貌特征
p120-123
花岗岩：天涯海角 玄武岩：柱状节理，峨眉山顶 页 岩：四川“天府之国” 砂 岩：丹霞地貌 石灰岩：岩溶地貌 石英岩： 大理岩：
第三节 风化产物
一、风化产物类型
碎屑物质 溶解物质 难溶物质
二、残积物
2.化学风化作用
地表岩石在H2O、O2和CO2等的作 用下，发生化学成分变化，并 产生新矿物的过程。 影响因素： H2O、CO2和O2
P115-117
化学风化作用的主要方式：
✓溶解作用: 内因+外因；常见矿物溶解顺序
✓水化（合）作用： CaSO4+2H2O→CaSO4·2H2O ✓水解作用
4K[AlSi3O8]+6H2O →Al4[Si4O10] (OH)8 +8SiO2 +4KOH
差异风化：矿物成分、结构、构造及节理 状况不同的岩石共生在一起，他们抵抗风 化能力不一致，抗风化能力强的岩石突出， 抗风化能力弱的岩石凹入，这种现象称为 差异风化。
在自然界，各种影响风化作用的因素是综合作 用的。
✓内因：潮湿条件下，花岗岩-高岭石+石英砂； 石英砂岩难以风化
✓外因：石灰岩，湿热条件下极易化学风化；干 热（缺乏含CO2的水）条件下不易风化。
3.1 风化壳剖面
以花岗闪长岩岩体发育的风化壳为例，按 照风化的性质和程度分层:
Ⅰ 土壤 Ⅱ 残积层 Ⅲ 半风化岩石 Ⅳ 基岩（未风化岩石）
3.2 风化作用的阶段
移动性元素迁移序列
元素迁移序列 迁移序列的组成
1. 强烈移失的
Cl （Br, I）, S
2. 易移失的
Ca, Na, Mg, K
3. 可移失的 4. 略可移失的
P114-117
1. 物理风化作用
岩石在外力影响下,机械地分裂成碎 屑，只改变形状大小，不改变成分 的过程。
主要包括以下4种方式：
矿物岩石的差异性胀缩 水的冻融变化产生的冰劈作用 盐分结晶的撑裂作用 层裂或卸荷作用
物理风化作用主要发生在干旱 地区、高山与两极等缺少植被 覆盖的地区。 温度是主导作用。
4FeS2 +14H2O+15O2→2( Fe2O3·3H2O) +8H2SO4
不能用作建筑材料
3、生物风化
生物在其生命活动对岩石、矿物产生的机械 的和化学的破坏作用。
物理 形式
根劈作用 穴居动物（蚂蚁、蚯蚓、穿山甲和田鼠） 的挖掘 人工的开山、碎石、耕作等
化学 形式
生命活动及动植物残体产生的CO2，及 根系分泌物（如有机酸、氨基酸、酶
SiO2(硅酸盐的), P, Mn
Fe, Al, Ti
5. 实际上不移失的 SiO2(石英)
3.2.1 物理风化为主的阶段（机械破碎为主的碎 屑阶段）
Cl、S 发生移动。
3.2.2 化学风化为主的阶段早期阶段（饱和硅铝 或钙淀积阶段）
Cl、S 淋失，Ca、Mg、K 、Na在风化壳中发生 移动，呈碱性或中性反应。部分钙与CO32-结合 成CaCO3，沉淀在岩石碎屑空隙中，形成富钙 生物残积层，粘土矿物以蒙脱石、水云母为主 （内蒙、新疆、东北的黑钙土、栗钙土、灰钙 土、漠钙土）。
2.岩石特征
2.1 岩石成分 ✓主要造岩矿物抵抗风化能力由小到大的次序是： 橄榄石<钙长石<辉石<角闪石<钠长石<黑云
母 <钾长石<白云母<粘土矿物<石英<铝、铁氧化
物 方解石也属于易风化矿物。
2.岩石性质
2.1 岩石成分 ✓沉积岩的破坏是风化与剥蚀共同作用的结果。 石英砂岩：机械破碎为主 粘土岩：风化与剥蚀共同作用，易成洼地。 石灰岩：干旱地区-机械风化；湿热地区-化学
等）、微生物分解岩石或矿物
三类风化的相互作用关系
• 物理风化 • 化学风化 • 生物风化
第二节 主要岩石的风化特点及 岩石地貌特征
一. 影响岩石风化作用的因素
✓环境条件 ✓岩石特征
1.环境条件
✓气候---气温（纬度,海拔）
降雨量
生物活动(植被,微生物)
✓地形---地势高低(海拔)
坡度
坡向
P117118
目的和要求：了解风化作用的类型；掌握影响岩 石风化的因素和主要造岩矿物在风化中的表现。
风化作用：即地壳表层的岩石在大气、水 的联合作用以及温度变化和生物活动的影 响下发生的一系列崩解和分解。
第一节 风化作用的类型
按作用因素与作用性质的不同，分为： ✓物理风化 ✓化学风化 ✓生物风化
残积物：岩石风化后在原地残留的物质。
包括：残留原地的碎屑以及新形成的矿物。 其结构松散，其中岩石碎屑大小不均，棱 角显著，通常不具有层理。
主要分布在分水岭、山坡，矿物成分与基岩一致。
堆积物：岩石风化物经迁移在异地堆积的 物质。
三、风化壳
风化的产物成为一个不连续的薄壳覆盖在 基岩上，称为风化壳。 包括：残积物+堆积物。 被较新岩层覆盖而保存下来的风化壳，称 为古风化壳。
风化。 ✓变质岩：矿物组成越多，岩石越易风化
2.岩石性质
2.2 岩石的结构、构造 ✓岩石中矿物或碎屑物颗粒的粗细、分选程度、
及胶结程度决定岩石的致密度和坚硬度。
✓薄层岩石、具有层理（沉积岩）、片理（变 质岩）构造岩石风化速度快。
2.岩石性质
2.3 节理发育状况 ✓节理密集之处风
化作用最强烈
球状风化
钾长石
高岭石
Al4[Si4O10] (OH)8+nH2O →2Al2O3·nH2O+
8SiO2+4H2O
高岭石
铝土矿
P115-117
化学风化作用的主要方式：
✓碳酸化作用
4K[AlSi3O8]+4H2O +2CO2→Al4[Si4O10] (OH)8 +8SiO2 +2K2CO3
钾长石
高来自百度文库石
✓氧化作用 黄铁矿→褐铁矿
球状风化产生的条件：
①岩石具有厚层或块状构造； ②发育几组交叉裂隙； ③岩石难于溶解； ④岩石主要为等粒结构。
海南：天涯海角
位于福建海坛岛西北处海面的“半洋石帆” 是目前发现的全国最大的花岗岩球状风化海蚀 柱。两块巨石分别高达33米和17米，如鼓起 的风帆，而托起“船帆”的石岛恰如船身。这 艘“不沉之舟”与福建人顽强而勇敢地奔向大 海。
3.2.3 化学风化为主的中期阶段（酸性硅铝阶 段（风化壳遭强烈的淋溶作用）
Ca、Mg、Na、K淋失，H2SiO3部分淋失， 呈酸性反应。粘土矿物以高岭石、埃洛石为主 。多见于秦岭、大巴山谷地及江淮丘陵的红棕 或棕色黄棕壤。
二、主要造岩矿物在风化过程中的变化p120
三、主要岩石的风化特点及岩石地貌特征
p120-123
花岗岩：天涯海角 玄武岩：柱状节理，峨眉山顶 页 岩：四川“天府之国” 砂 岩：丹霞地貌 石灰岩：岩溶地貌 石英岩： 大理岩：
第三节 风化产物
一、风化产物类型
碎屑物质 溶解物质 难溶物质
二、残积物
2.化学风化作用
地表岩石在H2O、O2和CO2等的作 用下，发生化学成分变化，并 产生新矿物的过程。 影响因素： H2O、CO2和O2
P115-117
化学风化作用的主要方式：
✓溶解作用: 内因+外因；常见矿物溶解顺序
✓水化（合）作用： CaSO4+2H2O→CaSO4·2H2O ✓水解作用
4K[AlSi3O8]+6H2O →Al4[Si4O10] (OH)8 +8SiO2 +4KOH
差异风化：矿物成分、结构、构造及节理 状况不同的岩石共生在一起，他们抵抗风 化能力不一致，抗风化能力强的岩石突出， 抗风化能力弱的岩石凹入，这种现象称为 差异风化。
在自然界，各种影响风化作用的因素是综合作 用的。
✓内因：潮湿条件下，花岗岩-高岭石+石英砂； 石英砂岩难以风化
✓外因：石灰岩，湿热条件下极易化学风化；干 热（缺乏含CO2的水）条件下不易风化。
3.1 风化壳剖面
以花岗闪长岩岩体发育的风化壳为例，按 照风化的性质和程度分层:
Ⅰ 土壤 Ⅱ 残积层 Ⅲ 半风化岩石 Ⅳ 基岩（未风化岩石）
3.2 风化作用的阶段
移动性元素迁移序列
元素迁移序列 迁移序列的组成
1. 强烈移失的
Cl （Br, I）, S
2. 易移失的
Ca, Na, Mg, K
3. 可移失的 4. 略可移失的
P114-117
1. 物理风化作用
岩石在外力影响下,机械地分裂成碎 屑，只改变形状大小，不改变成分 的过程。
主要包括以下4种方式：
矿物岩石的差异性胀缩 水的冻融变化产生的冰劈作用 盐分结晶的撑裂作用 层裂或卸荷作用
物理风化作用主要发生在干旱 地区、高山与两极等缺少植被 覆盖的地区。 温度是主导作用。
4FeS2 +14H2O+15O2→2( Fe2O3·3H2O) +8H2SO4
不能用作建筑材料
3、生物风化
生物在其生命活动对岩石、矿物产生的机械 的和化学的破坏作用。
物理 形式
根劈作用 穴居动物（蚂蚁、蚯蚓、穿山甲和田鼠） 的挖掘 人工的开山、碎石、耕作等
化学 形式
生命活动及动植物残体产生的CO2，及 根系分泌物（如有机酸、氨基酸、酶
SiO2(硅酸盐的), P, Mn
Fe, Al, Ti
5. 实际上不移失的 SiO2(石英)
3.2.1 物理风化为主的阶段（机械破碎为主的碎 屑阶段）
Cl、S 发生移动。
3.2.2 化学风化为主的阶段早期阶段（饱和硅铝 或钙淀积阶段）
Cl、S 淋失，Ca、Mg、K 、Na在风化壳中发生 移动，呈碱性或中性反应。部分钙与CO32-结合 成CaCO3，沉淀在岩石碎屑空隙中，形成富钙 生物残积层，粘土矿物以蒙脱石、水云母为主 （内蒙、新疆、东北的黑钙土、栗钙土、灰钙 土、漠钙土）。
2.岩石特征
2.1 岩石成分 ✓主要造岩矿物抵抗风化能力由小到大的次序是： 橄榄石<钙长石<辉石<角闪石<钠长石<黑云
母 <钾长石<白云母<粘土矿物<石英<铝、铁氧化
物 方解石也属于易风化矿物。
2.岩石性质
2.1 岩石成分 ✓沉积岩的破坏是风化与剥蚀共同作用的结果。 石英砂岩：机械破碎为主 粘土岩：风化与剥蚀共同作用，易成洼地。 石灰岩：干旱地区-机械风化；湿热地区-化学
等）、微生物分解岩石或矿物
三类风化的相互作用关系
• 物理风化 • 化学风化 • 生物风化
第二节 主要岩石的风化特点及 岩石地貌特征
一. 影响岩石风化作用的因素
✓环境条件 ✓岩石特征
1.环境条件
✓气候---气温（纬度,海拔）
降雨量
生物活动(植被,微生物)
✓地形---地势高低(海拔)
坡度
坡向
P117118