第六章 风化作用
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2013-8-1 3
一种被风化的岩石，岩石表面受侵蚀，形成凹坑， 并被扩大的裂隙和节理所分割，有些裂隙有植物生长， 这也进一步助长岩石分化。
一.物理风化作用
1.概念:地壳表层的岩石、矿物 在原地发生机械破碎而不改变 其成分的过程叫物理风化作用。
2013-8-1
6
2.物理风化作用的进行方式
岩石释重 岩石、矿物的热胀冷缩 岩石空隙中水的冻结与融化 岩石空隙中盐的结晶与潮解
*气候 *地形 *地质因素： 1）岩石类型和矿物组成 2）岩石的结构和地质构造 3）构造运动
2013-8-1 24
一.气候因素
包括降水量、气温以及与之密切相关的植被发 育等。降水量的多少和温度的高低直接影响着化 学风化的速度。温度升高会使水中的CO2含量减 少 ，因而会降低水的溶解能力，但却可使各种化 学反应速度加快（温度升高10℃，化学反应加快 一倍），同时有利于生物的繁衍，从总体看来温 度升高有利于化学反应的进行。
2013-8-1
44
土壤剖面
土壤剖面中自地表向下直到母质（岩） 部分，划分出A、B、C三个层次。
表土层（A层） 淀积层（B层） 母质层（C层）
2013-8-1 45
复习思考题
1.何谓风化作用？它与变质作用有何不同？ 2.物理风化作用的主要方式？ 3.最有利于物理风化的地形、岩石和地区 各是什么？ 4.化学风化作用的主要因素和方式？ 5.何谓风化壳、土壤两者有何区别？ 6.熟悉风化壳及土壤剖面的排列顺序。
2013-8-1 15
Al4(Si4O10)(OH)8+mH2O （高岭土） 2Al2O3•nH2O+4SiO2+4H2O （铝土矿）
图为两块十九世纪早期的墓石。浅色的是石灰 岩，已被化学风化所破坏；比较暗色的是板岩，石 头顶部的精致雕刻仍保存着。
约为2000年的罗马水道桥被风化的石灰岩块， 呈现出因化学溶解而形成的溶蚀坑和刻蚀表面。 a.拱桥之一端；b.许多石块砌成的闸门。
2013-8-1
25
极地—低纬度风化作用变化图
表示温度、降水量及植被发育等因素与风化作用强度的关系。
二.地形因素
地形起伏一方面影响水土保持情况及植
被的生长条件，另一方面还可以造成局部气 候分带以及阴坡、阳坡的气候变化等。在陡 坡处因风化产物易流失，基岩裸露，物理风 化较强；在缓坡处则易于保留残积物及水分， 因而植被发育，对化学风化十分有利。另外， 地形的高低也可控制风化作用类型，例如雪 线以上的高山区盛行冰冻风化，而低山区则 以生物风化和化学风化为主。
2013-8-1 47
2013-8-1
7
剥离作用
岩 石 温 差 风 化 过 程 示 意 图
图为破裂的冰川巨砾，当它由冰川沉积时，曾是 一块2.5米宽、1.5米高的砾石，由于水渗入原有连接 的节理，经冰劈作用，现已劈裂成一组平行的岩块。
3.物理风化作用的产物 物理风化作用是一种纯机械破碎作 用。它使完整的岩石在原地破碎形成大 小不等、棱角显著、没有层次的乱石堆。 碎屑成分与下伏基岩一致。
37
差异风化与差异溶蚀
（白云岩露头上最常见的“刀砍状”现象）
第三节 风化壳与土壤
一.风化壳的概念 残积物和土壤在地表形成的一个不连续 薄层，称为风化壳。 风化壳若被后来的堆积物所覆盖可形成 埋藏风化壳，又称古风化壳。在地层剖面中 的古风化壳是上、下两套地层之间发生过沉 积间断的最好标志。
2013-8-1 39
金属硫化物氧化形成的铁帽 A.硫化物矿床； B.氧化带； C.铁帽； 虚线示潜水面
2.化学风化作用的产物 化学风化作用改变了原岩的结构、构造，并 形成新矿物。虽然组成地壳的岩石种类繁多，但 它们经过彻底的化学风化作用之后，比较活泼的
元素随溶液流失，只有性质稳定的元素残留下来 形成新矿物。所有的硅酸盐矿物经化学风化后最
2013-8-1
12
二.化学风化作用
引起化学风化的主要因素是氧和水溶液。 它们通过以下方式进行: 氧化作用 水溶液的作用 溶解作用 水化作用 水解作用
2013-8-1
13
1.氧化作用
4FeS2+15O2+m H2O （黄铁矿） 2Fe2O3 • nH2O +8H2SO4 （褐铁矿） （硫酸）
2013-8-1
41
三.土壤
土壤是地表能够生长植物的疏松层。
土壤的三相物资固相、液相、气相。 土壤的五种成分：
矿物质 有机质 微生物 土壤溶液 土壤空气
2013-8-1
43
矿物质
矿物质是土壤的主要组成部分，包括：
原生矿物：是直接来源于母岩的矿物。 次生矿物：是岩石在风化和成土过程中新 生成的矿物。
2.水溶解作用
CaSO4+2H2O （硬石膏） Fe2O3+nH2O （赤铁矿） CaSO4•2H2O （石膏） Fe2O3•nH2O （褐铁矿）
3.水解作用
4KAlSi3O8+6H2O Al4(Si4O10)(OH)8+8SiO2+4KOH （正长石） （高岭土）
4.碳酸化作用
4KAlSi3O8+2CO2+4H2O （正长石） Al4(Si4O10)(OH)8+8SiO2+2K2CO3 （高岭土）
2013-8-1
Biblioteka Baidu33
球形风化的发育过程
A. 岩石被裂隙切割
B. 球形风化初期
C.球形风化晚期
球形风化
构造运动对风化作用的影响
构造运动较稳定或相对下降的地区,地形平
缓,各种风化作用的产物易于在原地保留, 可形成很厚的风化层。由于化学风化作用 持续缓慢地进行，风化层的风化程度很深。 相反，在构造运动上升地区，剥蚀作用强 烈、地面切割破碎，地形陡峭，风化产物 易于转移，因而风化层较薄，甚至基岩裸 露。这种地区的化学风化作用相对较弱， 物理风化作用相对占较重要的地位。
2013-8-1 28
不同矿物的抗风化能力（主要指化 学风化）具有较好的规律性。
岩浆岩中先晶出（结晶温度高）的 矿物容易风化，后晶出（结晶温度低） 的矿物不容易风化。所以，石英是自然 界中抗风化能力最强的矿物。
2013-8-1
29
硅酸盐矿物风化系列
箭头方向既示结晶顺序，也示抗风化能力依次增强。
岩石的结构和地质构造对风化作用的影响 一般而言，细粒、等粒的岩石较粗粒、 不等粒的岩石抵抗物理风化的能力强；在化 学风化中，等粒结构和胶结疏松的岩石有利 于水溶液的渗透和生物活动，化学风化作用 进行得较快。
终都形成以铝土矿和高岭石为主的残余型红土。 其中难溶组分主要为Fe、Al、Mn、Ni等的氧化物， 当其富集到工业品位时，便形成残积矿床。
2013-8-1 20
三.生物风化作用
生物风化作用是指生物对岩石、矿物的 破坏作用。 1.生物风化作用的进行方式
生物的机械风化作用
生物的化学风化作用
2013-8-1
2013-8-1
31
地质构造对风化作用的影响
断层或节理发育地段的岩石，易于地下 水的活动，有利于风化作用（特别是化学风 化作用）的进行，所以沿着地表规模不等的 断裂带常发育成沟谷或低地。当然这种大规 模的地形除风化作用外，还有其它外力作用 （如流水等）的参加。
2013-8-1
32
纵横交错的节理常把厚层岩石或等 粒结构的岩浆岩分割成岩块，在岩块的 棱角部位风化作用进行得较快，在长期 化学、物理风化作用下，可使棱角逐渐 圆化。随着风化作用的深入，岩块像卷 心菜一样的呈圈层状脱落，这种现象称 为球形风化。
第三篇 外动力地质作用
第六章
风化作用
学习目的： 1.掌握风化作用的概念及其类型。 2.理解物理风化、化学风化和生物风化的 进行方式和产物。 3.熟悉并理解影响风化作用的各因素。 4.熟悉风化壳和土壤的概念及其剖面排列 顺序。
2013-8-1 2
引
言
风化作用是地壳表层的岩石、矿物在
原地发生物理的或化学的变化从而形成松 散堆积物的过程。 风化作用具有巨大的潜在破坏力，诸 如埃及的金字塔和狮身人面像，中国的长 城和乐山大佛等都在风雨的摧残中日渐破 坏而变得模糊不清，以至每年必须耗费巨 资修复和保护它们。
I—土壤层
II—残积层
III—半风化层
IV—基岩
二.风化壳的主要类型
风化壳的类型与气候带关系密切。在中 低纬度的高山区，气候垂直分带性十分显著， 因而风化壳也具有明显的垂直分带性，如喜 马拉雅山南坡由上而下分别是碎屑型风化壳、 硅铝—碳酸岩型风化壳、硅铝—粘土型风化 壳和硅铝—铁质—铝土型风化壳。
21
根劈作用
2.生物风化作用的产物 地表岩石、矿物经物理、化学风化 作用后形成的泥土，再经过生物化学风 化作用就可形成富含植物生长必不可少 的有机质——腐殖质的土壤。因此，土壤 是三种风化作用的综合产物，其中生物 风化起主导作用。
2013-8-1 23
第三节 影响风化作用的因素
影响风化作用的因素归纳起来有:
2013-8-1 27
三.地质因素
岩石类型和矿物成分对风化作用的影响
各种岩石的抗风化能力有很大的差别。有
些岩石抵抗物理风化的能力很强，但抗化学风 化的能力却很差；有些岩石在某种气候条件下 抗风化能力很强，但在另一种气候条件下可能 完全失去了抵抗能力。例如石灰岩，在潮湿气 候区较易溶解，但在干旱地区却有很强地抗风 化能力。而玄武岩，在相同气候条件下，水的 溶解度几乎完全失去了意义。
2013-8-1 36
综上所述，岩石性质（包括构造破碎程度） 是影响风化作用的重要因素，在相同条件下， 一套地层或岩石出露地表时，抗风化能力弱的 岩石形成负地形，抗风化能力强的岩石形成正 地形。上述各种地质因素在局部空间和时间范 围内对风化作用的方式、速度和类型都有不同 程度的影响。
2013-8-1
一种被风化的岩石，岩石表面受侵蚀，形成凹坑， 并被扩大的裂隙和节理所分割，有些裂隙有植物生长， 这也进一步助长岩石分化。
一.物理风化作用
1.概念:地壳表层的岩石、矿物 在原地发生机械破碎而不改变 其成分的过程叫物理风化作用。
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6
2.物理风化作用的进行方式
岩石释重 岩石、矿物的热胀冷缩 岩石空隙中水的冻结与融化 岩石空隙中盐的结晶与潮解
*气候 *地形 *地质因素： 1）岩石类型和矿物组成 2）岩石的结构和地质构造 3）构造运动
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一.气候因素
包括降水量、气温以及与之密切相关的植被发 育等。降水量的多少和温度的高低直接影响着化 学风化的速度。温度升高会使水中的CO2含量减 少 ，因而会降低水的溶解能力，但却可使各种化 学反应速度加快（温度升高10℃，化学反应加快 一倍），同时有利于生物的繁衍，从总体看来温 度升高有利于化学反应的进行。
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土壤剖面
土壤剖面中自地表向下直到母质（岩） 部分，划分出A、B、C三个层次。
表土层（A层） 淀积层（B层） 母质层（C层）
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复习思考题
1.何谓风化作用？它与变质作用有何不同？ 2.物理风化作用的主要方式？ 3.最有利于物理风化的地形、岩石和地区 各是什么？ 4.化学风化作用的主要因素和方式？ 5.何谓风化壳、土壤两者有何区别？ 6.熟悉风化壳及土壤剖面的排列顺序。
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Al4(Si4O10)(OH)8+mH2O （高岭土） 2Al2O3•nH2O+4SiO2+4H2O （铝土矿）
图为两块十九世纪早期的墓石。浅色的是石灰 岩，已被化学风化所破坏；比较暗色的是板岩，石 头顶部的精致雕刻仍保存着。
约为2000年的罗马水道桥被风化的石灰岩块， 呈现出因化学溶解而形成的溶蚀坑和刻蚀表面。 a.拱桥之一端；b.许多石块砌成的闸门。
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极地—低纬度风化作用变化图
表示温度、降水量及植被发育等因素与风化作用强度的关系。
二.地形因素
地形起伏一方面影响水土保持情况及植
被的生长条件，另一方面还可以造成局部气 候分带以及阴坡、阳坡的气候变化等。在陡 坡处因风化产物易流失，基岩裸露，物理风 化较强；在缓坡处则易于保留残积物及水分， 因而植被发育，对化学风化十分有利。另外， 地形的高低也可控制风化作用类型，例如雪 线以上的高山区盛行冰冻风化，而低山区则 以生物风化和化学风化为主。
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剥离作用
岩 石 温 差 风 化 过 程 示 意 图
图为破裂的冰川巨砾，当它由冰川沉积时，曾是 一块2.5米宽、1.5米高的砾石，由于水渗入原有连接 的节理，经冰劈作用，现已劈裂成一组平行的岩块。
3.物理风化作用的产物 物理风化作用是一种纯机械破碎作 用。它使完整的岩石在原地破碎形成大 小不等、棱角显著、没有层次的乱石堆。 碎屑成分与下伏基岩一致。
37
差异风化与差异溶蚀
（白云岩露头上最常见的“刀砍状”现象）
第三节 风化壳与土壤
一.风化壳的概念 残积物和土壤在地表形成的一个不连续 薄层，称为风化壳。 风化壳若被后来的堆积物所覆盖可形成 埋藏风化壳，又称古风化壳。在地层剖面中 的古风化壳是上、下两套地层之间发生过沉 积间断的最好标志。
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金属硫化物氧化形成的铁帽 A.硫化物矿床； B.氧化带； C.铁帽； 虚线示潜水面
2.化学风化作用的产物 化学风化作用改变了原岩的结构、构造，并 形成新矿物。虽然组成地壳的岩石种类繁多，但 它们经过彻底的化学风化作用之后，比较活泼的
元素随溶液流失，只有性质稳定的元素残留下来 形成新矿物。所有的硅酸盐矿物经化学风化后最
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二.化学风化作用
引起化学风化的主要因素是氧和水溶液。 它们通过以下方式进行: 氧化作用 水溶液的作用 溶解作用 水化作用 水解作用
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1.氧化作用
4FeS2+15O2+m H2O （黄铁矿） 2Fe2O3 • nH2O +8H2SO4 （褐铁矿） （硫酸）
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三.土壤
土壤是地表能够生长植物的疏松层。
土壤的三相物资固相、液相、气相。 土壤的五种成分：
矿物质 有机质 微生物 土壤溶液 土壤空气
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矿物质
矿物质是土壤的主要组成部分，包括：
原生矿物：是直接来源于母岩的矿物。 次生矿物：是岩石在风化和成土过程中新 生成的矿物。
2.水溶解作用
CaSO4+2H2O （硬石膏） Fe2O3+nH2O （赤铁矿） CaSO4•2H2O （石膏） Fe2O3•nH2O （褐铁矿）
3.水解作用
4KAlSi3O8+6H2O Al4(Si4O10)(OH)8+8SiO2+4KOH （正长石） （高岭土）
4.碳酸化作用
4KAlSi3O8+2CO2+4H2O （正长石） Al4(Si4O10)(OH)8+8SiO2+2K2CO3 （高岭土）
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球形风化的发育过程
A. 岩石被裂隙切割
B. 球形风化初期
C.球形风化晚期
球形风化
构造运动对风化作用的影响
构造运动较稳定或相对下降的地区,地形平
缓,各种风化作用的产物易于在原地保留, 可形成很厚的风化层。由于化学风化作用 持续缓慢地进行，风化层的风化程度很深。 相反，在构造运动上升地区，剥蚀作用强 烈、地面切割破碎，地形陡峭，风化产物 易于转移，因而风化层较薄，甚至基岩裸 露。这种地区的化学风化作用相对较弱， 物理风化作用相对占较重要的地位。
2013-8-1 28
不同矿物的抗风化能力（主要指化 学风化）具有较好的规律性。
岩浆岩中先晶出（结晶温度高）的 矿物容易风化，后晶出（结晶温度低） 的矿物不容易风化。所以，石英是自然 界中抗风化能力最强的矿物。
2013-8-1
29
硅酸盐矿物风化系列
箭头方向既示结晶顺序，也示抗风化能力依次增强。
岩石的结构和地质构造对风化作用的影响 一般而言，细粒、等粒的岩石较粗粒、 不等粒的岩石抵抗物理风化的能力强；在化 学风化中，等粒结构和胶结疏松的岩石有利 于水溶液的渗透和生物活动，化学风化作用 进行得较快。
终都形成以铝土矿和高岭石为主的残余型红土。 其中难溶组分主要为Fe、Al、Mn、Ni等的氧化物， 当其富集到工业品位时，便形成残积矿床。
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三.生物风化作用
生物风化作用是指生物对岩石、矿物的 破坏作用。 1.生物风化作用的进行方式
生物的机械风化作用
生物的化学风化作用
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31
地质构造对风化作用的影响
断层或节理发育地段的岩石，易于地下 水的活动，有利于风化作用（特别是化学风 化作用）的进行，所以沿着地表规模不等的 断裂带常发育成沟谷或低地。当然这种大规 模的地形除风化作用外，还有其它外力作用 （如流水等）的参加。
2013-8-1
32
纵横交错的节理常把厚层岩石或等 粒结构的岩浆岩分割成岩块，在岩块的 棱角部位风化作用进行得较快，在长期 化学、物理风化作用下，可使棱角逐渐 圆化。随着风化作用的深入，岩块像卷 心菜一样的呈圈层状脱落，这种现象称 为球形风化。
第三篇 外动力地质作用
第六章
风化作用
学习目的： 1.掌握风化作用的概念及其类型。 2.理解物理风化、化学风化和生物风化的 进行方式和产物。 3.熟悉并理解影响风化作用的各因素。 4.熟悉风化壳和土壤的概念及其剖面排列 顺序。
2013-8-1 2
引
言
风化作用是地壳表层的岩石、矿物在
原地发生物理的或化学的变化从而形成松 散堆积物的过程。 风化作用具有巨大的潜在破坏力，诸 如埃及的金字塔和狮身人面像，中国的长 城和乐山大佛等都在风雨的摧残中日渐破 坏而变得模糊不清，以至每年必须耗费巨 资修复和保护它们。
I—土壤层
II—残积层
III—半风化层
IV—基岩
二.风化壳的主要类型
风化壳的类型与气候带关系密切。在中 低纬度的高山区，气候垂直分带性十分显著， 因而风化壳也具有明显的垂直分带性，如喜 马拉雅山南坡由上而下分别是碎屑型风化壳、 硅铝—碳酸岩型风化壳、硅铝—粘土型风化 壳和硅铝—铁质—铝土型风化壳。
21
根劈作用
2.生物风化作用的产物 地表岩石、矿物经物理、化学风化 作用后形成的泥土，再经过生物化学风 化作用就可形成富含植物生长必不可少 的有机质——腐殖质的土壤。因此，土壤 是三种风化作用的综合产物，其中生物 风化起主导作用。
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第三节 影响风化作用的因素
影响风化作用的因素归纳起来有:
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三.地质因素
岩石类型和矿物成分对风化作用的影响
各种岩石的抗风化能力有很大的差别。有
些岩石抵抗物理风化的能力很强，但抗化学风 化的能力却很差；有些岩石在某种气候条件下 抗风化能力很强，但在另一种气候条件下可能 完全失去了抵抗能力。例如石灰岩，在潮湿气 候区较易溶解，但在干旱地区却有很强地抗风 化能力。而玄武岩，在相同气候条件下，水的 溶解度几乎完全失去了意义。
2013-8-1 36
综上所述，岩石性质（包括构造破碎程度） 是影响风化作用的重要因素，在相同条件下， 一套地层或岩石出露地表时，抗风化能力弱的 岩石形成负地形，抗风化能力强的岩石形成正 地形。上述各种地质因素在局部空间和时间范 围内对风化作用的方式、速度和类型都有不同 程度的影响。
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