第四章 风化作用

根劈作用
根劈作用
根劈作用
黄山迎客松
黄山迎客松
黄山迎客松
（二）生物化学风化作用
生物化学风化作用是指由于生物的新 陈代谢和遗体分解产生某些植物对岩石、
矿物的化学破坏作用。
（三）生物风化作用的产物
生物风化作用形成的重要产物是土壤。 土壤的特点：一般为灰黑色，结构松散， 富含腐殖质，具有一定的肥力。
土壤的成分特点
1）表层（A层）：富含有机质和腐植质。 2）淋积层（B层）：由上部淋积物组成——腐植质 少。 3）淀积层（C层）：由上部淋滤下来的矿物质，腐 植质组成。
影响土壤发育的因素
1）气候 – 寒冷潮湿的苔原气候，形成冰沼土； – 热带和温带的荒漠气候，形成荒漠土； – 温带落叶阔叶林带，形成棕壤和褐土。 2）植物生长情况——土壤决定植被，植被改造土壤。
球形风化
球形风化
五、风化壳
• 碎屑物：岩石、矿物经过物理风化作用被崩解形
成的破碎物质。 • 残积物：岩石经过长期风化作用后，形成一些在 地表条件稳定的产物（多为铁、铝的氧化物）残 留原地。 • 土壤：岩石经过物理风化作用、化学风化作用之 后，再经过生物风化作用，形成具有矿物质、腐
殖质、水和空气的松散堆积。
冰劈裂隙
（三）盐类结晶的胀裂作用
盐类结晶的胀裂作用是指岩石孔隙、 裂隙中的含盐溶液结晶后胀裂岩石的作用。
盐类结晶的胀裂作用主要发生在干旱 和半干旱地区。 原理与过程：盐类从过饱和溶液中结 晶形成晶体时，体积就会增大，对裂隙周 围产生压力，这种压力可使裂隙扩大，最 终使岩石破碎。
（四）物理风化作用的产物
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三、生物风化作用
生物风化作用是指由于生物的生命活
动引起岩石、矿物破坏的作用。
生物风化作用可分为两种方式：生物
物理风化作业、生物化学风化作用。
（一）生物物理风化作用
生物物理风化作用是指由于生物活动 使岩石矿物发生机械破坏的作用。
原理及过程：生长在岩石、矿物裂隙 中的植物，随着植物长大，根系也逐渐长 大，对周围岩石就产生压力，促使原有的 裂隙扩大、加深，以致崩解，可称为根劈 作用。 根劈作用在植被茂盛、岩矿裂隙发育 的地区很常见。
土 壤 层 中 的 被 溶 蚀 的 长 石
溶蚀淋滤地貌
云南路南石林
马达加斯加的石林
风 化 前
酸雨的效果
风 化 后
（二）氧化作用
氧化作用是指大气或水中的游离氧与 矿物中的元素（低价）化合，形成新的氧 化物（高价）而使原矿物分解的作用。 有机化合物、低价氧化物、硫化物最 易遭受氧化作用。 氧化作用是地球表层最普遍的化学风 化之一。 氧化作用所能达到的地带称为氧化带， 一般位于地下水的潜水面以上。
块状岩石遭受多组裂隙破坏，在交叉处最 易风化，最后将岩石变为球形体（球状风化）。 构造运动的影响： 上升区——风化较强、物理风化盛行。 稳定或下降区——地形平坦，风化产物堆 积原地，流水，生物丰富，化学风化、生物风 化盛行。
受节理控制的风化作用
硬石膏层中被溶解扩大的节理
球 状 风 化
球形风化
1）找矿 因风化壳上常有风化矿床（见铝土矿）。 2）恢复古地理，古气候 不同风化壳的厚度、成分来研究，因它们 直接与气候有关。 3）构造研究 古风化壳具有不整合意义（不整合面上常 有风化壳存在），因此它又可叫风化剥蚀面， 通过不整合面研究（古风化壳）可知地壳运 动的性质。
黄铁矿的氧化
氧化作用形成的褐铁矿使岩石染色成砖红色
青海省橡皮山附近裸露的铁矿山体
（三）水解及碳酸化作用
水解作用是指水中离解出来的H+和OH-离子与 矿物在水中离解出来的阳离子臵换，形成带OH新矿物而使矿物遭受破坏的作用。
4KAlSi3O8+6H2O→A14[Si4O10](OH)8+8SiO2+4KOH 正长石 高岭石 其中的KOH易被溶解，成真溶液被带走。SiO2 可形成胶体被水带走，只有高岭石难于溶解，呈 松散物残留原地。 有CO2参与的水解过程称为碳酸化作用。
石柱风化前后对比
（二）地形因素
地形陡峭——物 理风化为主 平缓——生物、 化学风化为主 阴坡——温差小， 不易风化 阳坡——温差大、 易风化。
（三）岩石性质
不同的岩石类型抗风化能力不同。如 含长石、方解石多，结构疏松的岩石易风 化；而含石英多，结构紧密的岩石不易风 化。
（四）地质构造
岩石破碎节理、断层发育加速岩石的风化 的形成。
黄山
泰山
华山
华山
华山
衡山
衡山
衡山
嵩山
嵩 山
桂林
张家界
三峡
东非大裂谷
美国科罗拉多高原
科 罗 拉 多 大 峡 谷
一、物理风化作用
物理风化作用是指矿物、岩石在风化
过程中只发生机械破碎，不改变化学成分
的一种风化作用。
物理风化作用常见的有三种方式：温
差风化、冰劈作用、盐类结晶的胀裂作用。
温差风化过程示意图
（二）冰劈作用
冰劈作用是指充填于岩石孔隙、裂隙 中的水结冰后撑裂岩石的作用。
冰劈作用主要发生在高寒地区，特别 是雪线附近。 原理与过程：当温度下降到摄氏零度 以下时，水就会结冰，结冰后的体积增大， 产生巨大的压力，这种压力可使岩石原有 的裂隙扩大，最终使岩石完全崩解。
冰劈作用示意图
（四）水化作用
水化作用是指水加入到矿物的组成中 形成新的含水矿物的作用。 CaSO4+2H2O→CaSO4〃2H2O 硬石膏 石膏
硬石膏
石膏
（五）化学风化作用的产物
化学风化作用形成两部分的产物： 1、成为溶液可被迁移的物质 1）呈真溶液被迁移的物质。 2）呈胶体溶液被迁移的物质。 2、难于迁移的物质，它们残留在原地，称为 残积物。 残积物主要由石英碎屑及高岭石、铝土 矿、 蛋白石、褐铁矿等在地表稳定的物质组成。 化学风化作用可形成残积型矿床。
物理风化的结果，使岩石、矿物被崩 解、破碎。
碎屑物的特点：大小混杂、棱角清楚、 层次不清，其成分与原岩相同。 物理风化作用可形成坡积型宝玉石矿 床。
二、化学风化作用
化学风化作用是指矿物、岩石与大气 圈、水圈中的化学成分发生反应，使其分 解并形成新矿物的作用。 在自然界中，化学风化最有利的环境 是温暖、潮湿的热带、亚热带气候。 常见的化学风化作用方式有四种：溶 解作用、氧化作用、水解及碳酸化作用、 水化作用。
（一）溶解作用
溶解作用是指矿物、岩石中某些易溶的成分被 水或水溶液溶解而使岩石遭受崩解的作用。 自然界中很多矿物都能溶解于水，只是溶解度 的大小不同而已。最易溶于水的是卤化物和硫酸 盐矿物；其次是碳酸盐矿物；难溶矿物多为硅酸 盐矿物。 由于易溶的物质被溶解并随水溶液带走，在岩 石中形成孔隙、裂隙，并不断扩大，结果使岩石 变得疏松，以至破碎；同时也使一些难溶的物质 残留在原地，相对富集。
地球上的戈壁
凤凰号拍摄的 火星表面， 显示风化严重
月球表面
（一）温差风化
温差风化是指由于大气温度周期性变
化引起的物理风化作用。
温差风化在温度变化较大的内陆地区
最为强烈，特别是由不同颜色的粒状矿物 组成的岩石更为明显。
原理与过程：温 差大的地区，在白天 当太阳光直射时，岩 石表层增温而膨胀， 而内部膨胀小甚至未 发生变化。到了夜晚 气温骤降，岩石表面 收缩。这样使其岩石 表面与内部产生应力 差。这种应力差就会 使岩石破裂。
土壤是物理风化、化学风化和生物风化
综合作用的产物，但生物风化起主导作用。
四、影响风化作用速度的因素
风化作用的速度——指单位时间内岩
石遭受破坏的程度。 影响风化作用的因素主要有气候因素、
地形因素、岩石性质、地质构造。
（一）气候因素
气候因素主要是降水量和温度。 干旱区——温差大，降水少，物理风化 为主。 炎热潮湿区——水多，气温高，生物繁 茂，所以化学、生物风化强烈 。 沙漠均发育在干旱少雨的内陆地带。
风化壳：指大陆基岩表 面由风化产物组成的薄壳。 风化壳在剖面上自上而 下可分为四层：土壤层、残 积层、半风化层、基岩。 有些地区风化壳不发育， 基岩直接裸露在地表。裸露 在地表的基岩称为露头。
土壤层
残积层
半风化层
地质历史时期形成的风 化壳称为古风化壳。
基岩
土壤层 风化壳
残积层
基岩
风化壳研究意义：
第一节 风化作用
一、物理风化作用
二、化学风化作用
三、生物风化作用
四、影响风化作用的因素
五、风化壳
风化作用是指在地表或接近地表的环境 中，由于温度变化、大气、水、生命活动等
因素，使矿物、岩石遭受破坏但破坏的产物
基本残留在原地的作用。
风化作用较强烈的地带称风化带.
风化作用按其进行的方式及性质又可分 为物理风化、化学风化和生物风化三种类型。
一些含铁金属矿床经过氧化作用的风化 后常显疏松的褐铁矿。覆盖在尚未风化的原 生矿床之上，称为铁帽。这是寻找金属硫化 物矿床的良好标志。
铁帽形成过程：
FeS2＋O2＋H2O→FeSO4＋H2SO4 黄铁矿 硫酸亚铁 FeSO4+O2＋H2O→Fe2（SO4）3＋Fe(OH)3 硫酸高铁 Fe2（SO4）3+ H2O→Fe2O3· 3H2O+6H2O 褐铁矿