风化作用与剥蚀作用

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第五章 风化作用与 剥蚀作用
第一节 第二节 风化作用 剥蚀作用
第一节
风化作用
一、风化作用的类型
二、风化作用的产物
三、影响风化作用的因素
一、风化作用的类型
风化作用的概念 指在地表或近地表条件下,由 于气温、大气、水及生物等因素的 影响,使地壳或岩石圈的矿物、岩 石在原地发生分解和破坏的过程。 根据风化作用的方式和特点, 风化作用可分为物理风化作用、化 学风化作用和生物风化作用。
地面流水包括片流、洪流和河流,是塑 造陆地地貌形态的最重要的地质营力。地面 流水在重力作用下,沿斜坡或沟谷由高处往 低处流动,将势能转变为动能,这种动能常 称为水的活力,其表达式为:
a=(1/2)(mv2)
(a表示活力,m为水的流量,v为流速) 活力的大小决定了地面流水剥蚀作用的 强弱。 流水的活力与流量和流速的平方成正 比。
通常把在可溶性岩石地区发生的 以地下水为主(兼有部分地表水的作 用)对可溶性岩石进行以化学溶蚀为 主、机械冲刷为辅的地质作用以及由 此产生的崩塌作用等一系列过程称为 岩溶作用或喀斯特作用。形成的地形 称岩溶地形或喀斯特地形。
侧蚀作用使河谷加宽和形成河曲、蛇曲的过程
蛇曲河床相邻两个河湾的距离 不断靠近,当在洪水期,由于水量 猛增,冲击力加大,河水冲溃两河 湾之间的河岸,河水从上一个河湾 直接流入相邻的下一个河湾,这种 现象称为河流的截弯取直。 被遗弃的弯曲河道的两个河口 ,由于河水受阻发生沉积作用,称 为牛轭湖。
河流的侵蚀作用结果: 形成各种美丽的山水、风光
冰劈作
盐类的结晶与潮解
指充填于岩石孔隙、裂隙中含 盐分的溶液,因水溶液浓度的变化 ,盐类出现结晶和溶解使岩石破碎 的过程。
层裂或卸载作用
指岩石因卸载而产生向上或向 外的膨胀作用,从而形成一系列平 行、垂直地表的裂隙,促使岩石层 层剥落与崩解。
层裂或卸载作用
(二)化学风化作用
化学风化作用的概念 指岩石在原地以化学变化(反 应)的方式使岩石“腐烂”、破碎 的过程。 溶解作用 指水溶液溶解岩石的某些易溶 成分,使其松软、破碎、崩解的过 程。如石盐、方解石等。
即河水及挟带的碎屑物质对河床 底部产生破坏,使河谷加深、加长的 过程。 在河流上游及山区河流,由于河 床的纵比降和流水速度大,因此活力 在垂直方向上的分量也大,就能产生 较强的下蚀能力,这样使河谷的加深 速度快于拓宽速度,从而形成在横断 面上呈“V”字形的河谷,也称V形谷。
河 流 下 蚀 作 用 形 成 形 谷
不同气候带风化作用的强度和深度
岩石的特征
1来自百度文库 差异风化作用
不同矿物具有不同的抗风化能力, 由不同矿物组成的岩石其抗风化能力亦 不同。 这样在岩石表面就出现凹凸不平的 现象,这种现象称差异风化作用。
2 球形风化作用
矿物分布均匀的岩石,如砂岩、花 岗岩、玄武岩等; 如果发育有三组近于互相垂直的裂 隙,往往被切成许多大小不等的立方形 岩块,在岩块棱角处自由表面积大,易 受温度、水溶液、气体等因素的作用而 风化破坏,经一段时间,岩块棱角消失 ,在其表面形成大大小小的球体或椭球 体,这种现象称球形风化作用。
湿热
(三)生物风化作用
由生物的生命活动引起岩石的破坏 过程。
生物物理风化作用
由生物活动导致岩石的机械破碎过 程。常见形式为根劈作用。
生物化学风化作用
由于生物活动引起岩石化学成分变 化而使岩石破坏的过程。这种作用通常 是通过生物新陈代谢过程中分泌出的物 质和死亡后腐烂分解出来的物质对岩石 起化学反应完成的,形成腐殖质。
(三) 生物风化作用的产物
重要产物是:土壤 实际上它是物理、化学和 生物风化作用的综合产物。
(四) 风化壳
地表岩石经物理、化学、生物风化 的长期作用形成的由风化产物组成的分 布于大陆基岩面上的不连续薄壳。 风化壳在剖面上可分为若干层。如 花岗岩的风化壳一般自上而下可分四层
(五)土壤
指地球表面陆地上(能够生长植 物)的疏松表层。 土壤之所以能够生长植物,是因 为具有一定的肥力。所谓土壤肥力是 指土壤具有长期不断地供应和调节植 物生长过程中所需养分、水分、空气 和热量的能力。
河流下切到一定深度,当河水面与 河流注入水体(如海、湖等)的水面高 度一致时,河水不再具有势能,活力趋 于零,下蚀作用停止。 因此,注入水体的水面就是控制河 流下蚀作用的极限面,常称为河流的侵 蚀基准面,可分为最终侵蚀基准面和局 部侵蚀基准面。陆地上大多数河流最终 都注入海洋,所以海平面应是河流的最 终侵蚀基准面。
意义:它是陆地上一种常见的、重 要的地质作用,塑造了地表千姿百态的 地貌形态,同时又是地表物质迁移的重 要动力。
剥蚀作用的类型
一、剥蚀作用按方式有机械、 化学和生物剥蚀作用三种。 二、由于其产生的营力特点不 同,剥蚀作用又可进一步划分为地 面流水、地下水、海洋、湖泊、冰 川、风等的剥蚀作用。
一、地面流水的剥蚀作用
土壤的垂直分层
土壤的厚度一般50~60cm 到1~2m,最厚可达10m以上。 根据其成分、颜色和结构特点, 自上而下可分为三层。
土壤剖面示意图
A-表土层 B-淀积层 C-母质层
A 表土层 上层为富含腐殖质;下层为淋滤 层。 B 淀积层 有机质较少;淋滤下的物质在此 层沉积。 C 母质层 受风化作用影响较低。
河谷三要素
河流在地面上沿着狭长的谷地流动 ,这个谷地称河谷。河谷在平面上呈线 状分布,在横剖面上一般近“V”字形, 主要由谷坡、谷底、河床组成。河 谷两侧斜坡称谷坡,谷坡所限定较平坦 的下部称谷底,河床是指常年被水占据 的水槽,这三者常称为河谷要素。
(一) 河流的侵蚀作用
河流在流动过程中以其自身 的动力(活力)及所挟带的泥沙对 河床的破坏,使其加深、加宽和加 长的过程。
向源侵蚀作用:使河谷加长
瀑布直泻而下,侵蚀基部岩石,使 陡坎下部岩石被淘空形成壁龛。壁龛不 断扩大,壁龛上部岩石由于失去支撑力 而崩塌形成新的陡坎,于是瀑布不断向 上游移动 。 下蚀作用在加深河谷的同时,由于 瀑布和急流向上游后退,还使河流向源 头发展,加长河谷。河流向源头发展的 侵蚀作用称为向源侵蚀作用。
片流--洗刷作用 对山坡松散层产生的破坏作用。片流 流速慢,水层薄,所以它的剥蚀作用弱且 具有面状发展的特点,故又称洗刷作用。 现今许多地区出现的大量水土流失与片流 的剥蚀作用有关。 洪流--冲蚀作用 以其自身的动力和挟带的沙石对沿途 沟壁和沟底的破坏作用。由于洪流的流量 较大,流速快,挟带沙石较多,机械的冲 击很强,所以常具较强的剥蚀能力,且以 机械的方式作用为主,故又称冲蚀作用。
氧化作用
指矿物、岩石与大气或水中游离氧起化学反 应形成氧化物使岩石破碎的过程。 黄铁矿 褐铁矿(“铁帽”)
水解作用和碳酸化作用
指水离解出的OH-离子与矿物离解出的阳离子 如Na+、K+等结合形成带OH-新矿物的过程。 指CO3溶解于水中时形成的CO32-和HCO31-离子, 与矿物中的阳离子(K+、Na+、Ca2+ )结合形成 易溶于水的碳酸盐或碳酸氢盐的过程。 钾长石 高岭石 铝土矿+蛋白石
(五)土壤
土壤一般是在风化壳(如山区土壤 )和松散沉积层(如平原、盆地区土壤 )的基础上,经生物及其它风化作用 的综合改造而形成的。
土壤的主要组成
土壤由腐殖质、矿物质、水分和空气组 成。 腐殖质是生物、微生物遗体在风化产物 中不断聚集腐烂后变成的。 土壤的矿物质由风化过程中形成和残存 的各种粘土矿物及石英、长石、角闪石、云 母等组成。
河流弯道的单向环流
由于主流线冲击凹岸的点偏向弯顶的 下方,而非凹岸的最大弯曲点,所以河弯 (曲)的最大弯曲点的位置也不断向下游 移动。 由于河曲不断向下游移动,河谷的凸 出地形不断被削直,结果使河谷变得越来 越宽和越来越直。 最后,河床只在宽阔的谷底上迁徙摆 动(达不到谷坡),形态变得极度弯曲, 这种河流称为蛇曲或自由河曲。
二、地下水、冰川和 风的剥蚀作用
(一) 地下水的潜蚀作用
地下水在运动过程中对周围岩石的 破坏作用称为地下水的潜蚀作用。 地下水主要在岩石空隙中渗流,流 速慢、水量分散、冲击力小,所以其机 械潜蚀作用很弱,但由于地下水的化学 成分较复杂,常含有较多CO2和各种溶剂 ,因而化学潜蚀作用显著。
岩溶作用的概念
V
不同河段岩性差异,其抵抗剥蚀的能 力也不同。坚硬岩石组成的河床抗剥蚀能 力强,下蚀作用速度较慢,河床相对凸起 ;而较软岩石组成的河床抗剥蚀能力弱, 下蚀作用速度较快,河床相对下凹。 因而在河床的纵剖面上形成缓、陡坡 交替出现的阶梯,较陡的河床处流水急, 出现水花,形成急流。在长期下蚀作用下 ,急流陡坡下部软的岩石不断被较快剥蚀 ,从而可出现直立陡坡,河水从陡坎处直 泻而下形成瀑布。
球形风化的发育过程
(a) 岩石被裂隙切割;(b)球形风化初期; ©球形风化晚期
第五章 风化作用与 剥蚀作用
第一节 风化作用
第二节
剥蚀作用
第二节
剥蚀作用
一、地面流水的剥蚀作用
二、地下水、冰川和风的剥蚀作用
三、海洋(及湖泊)的剥蚀作用
剥蚀作用的概念
指各种运动的介质在其运动过程 中,使地表岩石产生破坏并将其产物剥 离原地的作用。
根劈作用
二、风化作用的产物
(一) 物理风化作用的产物
物理风化作用使岩石崩解成粗细 不等、棱角明显的碎块。如果地形较 陡,岩石碎屑在重力的作用下,向坡 下滚动或坠落,堆积在坡脚。形成上 部岩石碎屑小,下部岩石碎屑粗的堆 积体,称倒石锥。
物理风化作用的产物--倒石堆
(二) 化学风化作用的产物
化学风化作用的最终产物包括 两部分: 一是能溶于水中的可迁移物质;
2、 河流的侧蚀作用 (旁蚀作用)
河水以自身的动力及挟带的砂 石对河床两侧或谷坡进行破坏的作 用。其结果使河床弯曲、谷坡后退 、河谷加宽。
在单向环流作用下 ,凹岸下部岩石不 断破碎被掏空,同 时上部岩石随之崩 塌。破坏下来的岩 石碎屑被单向环流 的底流搬运到河流 的凸岸沉积。其作 用结果是:河床的 凹岸不断向谷坡方 向后退,而凸岸不 断前伸,河道的曲 率逐渐增加,使原 来弯曲较小或较平 直的河床变得更弯 曲,形成河曲。
K+、Na+等。
二是难于迁移,堆积在原地的 残积物。如,石英、高岭石、铝土矿、
蛋白石、蒙脱石、褐铁矿
自然界中各类矿物抗风化能力顺序:
氧化物、氢氧化物>硅酸盐>碳酸盐 >硫化物>卤化物、硫酸盐
常见矿物抗风化能力顺序:
石英>白云母>长石>黑云母>角闪 石>辉石>橄榄石
元素的迁移系列
元 素 的 迁 移 系 列 1. 2. 3. 4. 5. 极 易 可 略 实 易 被 迁 可 际 迁 迁 移 迁 不 移 移 的 移 迁 的 的 元 的 移 元 素 元 素 素 元 素 的 迁 移 系 列 元 素 的 组 成 C l (B r 、 B 、 I )、 S K 、 C a、 N a、 M g、 F 、 Sr、 Z n、 U S iO 2(硅 酸 盐 的 ) 、 M n 、 P 、 B a 、 R b 、 N i、 C u A l、 F e 、 T i S iO 2(石 英 )
河流侵蚀作用的类型
河流的侵蚀作用可分为机械和化学 两种方式。河流的机械侵蚀作用是通过 其动能或挟带的沙石对河床的机械破坏 过程; 化学侵蚀作用是通过河水对河床岩 石的溶解和化学反应完成的,尤其在可 溶性岩石地区比较明显。 河流侵蚀作用按侵蚀的方向又可分 为下蚀作用和侧蚀作用。
1、 河流的下蚀作用
(一)物理风化作用
物理风化作用的概念 指主要由气温、大气、水等因素 的作用引起的矿物、岩石在原地发生 机械破碎的过程。 温差风化 指由于岩石表层温度周期性的变 化而使岩石崩解的过程。 冰劈作用 指因充填于岩石裂隙中的水结冰 体积膨胀而使岩石崩解的过程。
岩 石 温 差 风 化 过 程 示 意 图
三、影响风化作用的因素
影响风化作用的因素主要有气候、 植被、地形和岩石特征等方面。 气候因素包括温度、降雨量和 湿度,它们是控制风化作用的重要 因素
温度
一方面通过控制化学反应速度 来控制化学风化作用的进行, 另一方面又直接影响物理风化 作用,如温差风化、冰劈作用。
降雨量和湿度
则是通过介质的温度变化、水 溶液成分的变化、植被的生长来影 响物理、化学和生物的风化作用。
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