风化作用与重力地貌

气候
温带草原：硅铝碳酸盐风化壳 温带荒漠：硅铝氯化物硫酸盐风化壳
地貌 岩性 时间

热带湿润：铁铝风化壳
不同气候-植被带风化强度的变化
降水量蒸发量/mm
及
脱
岩石风化的类型与强度，在很大程度上受到气候的影响与 控制。在干旱地区和寒冷的地区，化学风化与生物风化都较 弱，但物理风化较强。在温暖湿润的地区，由于温度高、降 水多、生物比较茂盛，物理风化、化学风化和生物风化都较 强。

蠕动及蠕动的后果
崩塌

陡峻山坡，岩体、土体主要在重力作用 下，突然发生的急剧倾倒、崩落现象，崩 塌体在坡角处形成倒石堆
崩塌形成条件
地貌：坡度，高度 地质：岩性，结构 气候：温差等

崩塌的触发因素：
自然：暴雨，强烈的融冰化雪，地震等 人为：爆破，人工开挖坡脚

崩塌类型和堆积地貌

岩石风化的结果——风化壳

被风化了的岩石圈的疏松表层称之为风化壳。
风化壳的发育阶段

物理风化为主的阶段——碎屑风化壳 化学作用为主的阶段
•早期：硅铝硫酸盐风化壳或硅铝碳酸盐风化壳 •中期：硅铝粘土型风化壳 •晚期：铁铝型风化壳（砖红壤型）
影响风化壳发育的因素
寒冷气候：碎屑风化壳 温带森林：硅铝粘土风化壳

发育阶段
蠕动变形阶段 剧烈滑动阶段 渐趋稳定阶段

Turtle山地基岩滑坡，破碎的岩石涌入河谷（Frank, Alberta）
滑坡体在 Madison 河谷形成坝 体，堵塞河道
新发生的滑坡堵塞河道形成堰塞湖，不久后溃坝冲毁Kelly镇 （Wyoming）
由于地震引起的滑坡使沿海公路断成碎块（San Pedro, California）
第一节 风化作用与风化壳

风化作用概念：岩石在地表的物理和化学 环境作用下逐渐发生疏松、崩解及化学成 分的改变，变成岩屑和土层。岩石发生的 化学和物理的变化称为风化，引起岩石变 化的作用称为风化作用。
岩石的风化类型
物理风化：又称机械风化，是指岩石崩解、破碎而使其物理 性质发生变化的过程。包括： 因岩石卸荷释重产生的剥离作用; 外来晶体的挤压作用；温 度变化引起的热胀冷缩作用。 化学风化：是指岩石在大气、水及生物的作用下，化学性质 发生变化的过程。岩石疏松破碎变为松散的土层。 包括岩石和矿物的氧化、溶解、水化、水解、碳酸化等化学 过程 生物风化：是指岩石在生物作用下，其物理性质和化学性质 发生变化的过程。 包括生物物理风化和生物化学风化
类型：
山崩 散落或落石 坍岸

堆积地貌：倒石堆
崩塌（加拿大 落基山脉）
Louise 湖岸边的倒石堆 ，加拿大落基山
砂岩孤丘山脚处倒石堆发育（northwestern屑物质沿 一定的滑动面整体下滑的现象，叫做滑坡。
滑坡要素
滑坡体 滑动面（滑动带） 滑坡壁 滑坡阶地 滑坡舌与滑坡鼓丘 滑坡湖或洼地 滑坡裂缝
流 激发因素：冰川、暴雨、地震泥石流
泥石流作用区地貌特点：
侵蚀区：上游物质供应区 过渡区：中游峡谷区 堆积区：下游沟口区
泥石流
从Wasatch山地峡谷中涌出的泥石流堆积，含有大量砾石 （Utah）
被山火肆虐的山 区由于没有植被 保护，容易形成 泥石流，泻溜等 现象 （ Burbank Reservoir area, California）
泥石流（p56)
泥石流是含有大量泥沙、石块等固体 物 质 的 洪 流 （ 固 体 物 质 含 量 在 15%— 80% ）。它暴发突然，历时短暂，来势 凶猛，具有强大的破坏力。
泥石流形成条件：
在一定时间内有足够的降水，或冰川 融水； 陡峻的沟谷； 流域内具备丰富的破碎的固体物质。
泥石流类型
固体物质含量：粘性、稀性泥石流 固体物质组成：泥流、泥石流、水石
f
= N ⋅ tgϕ
块体运动的力学分析（二）
组成坡地块体的整体位移
抗滑强度： τ f = N ⋅ tgϕ + C ⋅ A
坡地稳定系数
K = ( N ⋅ tgϕ + C ⋅ A) / T
K=1，坡地处于极限平衡状态 K<1，发生块体运动 K>1，坡地稳定 K=2-3 为工程上一般采用的安全稳定系数
石流（Wasatch Plateau, Utah）
块体运动的形式
大理岩墓碑风化严重，字 迹模糊不清 （ Boston, Massachusetts.）
重力地貌

概念：坡地上的风化碎屑和不稳定的 岩体土体主要在重力作用下沿坡向下 运动所形成的各种地貌，重力地貌的 形成过程，即块体运动。
块体运动的力学分析（一）

坡地表面碎屑物质的运动
临界摩擦阻力（抗滑强度）： τ

滑坡体形态
滑坡形成条件
岩性：主要发生在松散沉积层中 构造：滑坡面常发生在顺破的层面、节理 面、不整合面、断层面等软弱结构面上 地貌：高而且陡的山坡 降水与地下水：增加滑坡体重力，降低粘 结力， 地震：破坏岩体结构，减小粘结力

类型
组成物质：土质、基岩滑坡 滑动面与结构面关系：同类土、顺层、切 层滑坡 厚度：浅层、中层、深层滑坡 年代：古、老、新和正在发展中滑坡 运动形式：牵引式、推动式滑坡
块体运动类型
蠕动 崩塌 滑坡 泥石流等

蠕动
岩土层在重力作用下，顺坡发生的缓慢移 动现象 蠕动包括松散层蠕动和基岩蠕动

松散层蠕动
冻 融
干湿和温差变化
冻融交替
松散土层蠕动的影响因素
气候 粘土含量 坡度 深度

基岩蠕动
暴露于地表的岩层在重力作用下发生向坡 下弯曲的现象。 岩层蠕动多发生在坡度较陡，岩性软弱， 逆坡倾斜的岩层地区。
岩石物理风化的两种形式－块状崩解与粒 状崩解
海拔3700米处冻融风化形成的石英岩碎屑（Snowy Range,
冻融风化形成的石英岩碎屑（Snowy Range, Wyoming）
风化剥蚀形成的砂岩拱桥（Arches National Monument, Utah）
砂岩的节理酷似人工铺设的水泥板（Catskill Mountains, New York）
粗粒花岗岩的球状风化（California）
缺少节理 的花岗岩 体经过长 期风化、 侵蚀，形 成穹状蚀 余山矗立 在准平原 上 （Stone Mounta in, Georgi a）
干旱地区高矿化水渗透至透水层与 不透水层界面渗出时，由于水中盐 类结晶风化，使砂岩形成沟槽
一种抗风化比较强的 板岩作为墓碑可以说 是物尽其用（ Boston, Massachusetts）
铁镁质矿物比长英质矿物风化速度快（ New Mexico）
玄武岩在夏威夷热带潮 湿气候下化学风化强 烈，形成光滑的岩柱
花岗岩区的球状风化（Joshua Tree National Monument, California）
花岗岩区的球状风化（Arizona）
花岗岩球状风化（Joshua Tree National Monument, California）