第二章 岩石风化与土壤形成

残留在原地， 另一部分形成可溶性物质（如碳
酸盐类、硫酸盐类等）随水淋失或搬运到其他地 方。
风化作用
3. 生物风化
指岩石中的矿物在生物及其分泌物或有机质分 解产物的作用下，进行的机械性破碎和化学分 解过程。 生物风化的作用因素是生物及其代谢物发生的 风化，是物理和化学风化并存。
微生物、植物根系、动物等，在岩石风化初期主 要是低等生物如细菌、真菌、 地衣等。
（2）运积母质
坡积物：山坡的中、下部 A 流水运积母质 洪积物：山谷出口 冲积物：河流 B 静水沉积母质 （湖相静水沉积 ）
C 海水沉积母质
D 风积母质 E 重积母质又称塌积物
什么叫母质？
母质是指原生基岩经过风化、搬运、堆积等过程 于地表形成的一层疏松、最年轻的地质矿物质层， 它是形成土壤的物质基础，是土壤的前身。
风化作用
（2）水化作用 指无水矿物与水结合成为含水矿物的 作用。 CaSO4＋2H2O 2Fe2O3＋3H2O 赤铁矿 CaSO4.2H2O 2Fe2O3.3H2O 褐铁矿
风化作用
（３）水解和碳酸化作用
水解 2KAlSi3O8＋3H2O H2 Al2Si2O8. H2O＋ 4SiO2＋2KOH 钾长石 高岭石 碳酸化水解作用 2KAlSi3O8＋CO2＋2H2O H2 Al2Si2O8. H2O ＋4SiO2＋K2CO3
地球化学类型
（2）钙化类型 ： 因为岩石矿物经化学风化生成的易溶性钾、钠、钙、镁的氯 化物和硫酸盐，受流水作用逐渐淋溶流失，而碳酸钙相对积 累。
分布：主要在干旱和半湿润地区
地球化学类型
（3）硅铝化类型 岩石中的矿物受长期风化，可溶性氯化物及硫酸盐遭到强烈 淋失，甚至溶解度较小的碳酸钙也被淋溶，而铝、铁、硅等 元素尚有残留。 分布：温带或暖温带雨量适中的地区。
风化作用
根劈作用
总之，各种岩石在风化作用下，逐渐 遭破坏，稳定性矿物以原生矿物留下， 不稳定性矿物， 一部分形成不溶物 质（如各种粘土矿物、氧化铁等）残 留在原地，另一部分形成可溶性物质 （如碳酸盐类、硫酸盐类等）随水淋 失或搬运到其他地方。
风化产物 风化产物
原生矿物 土壤砂粒
粘土矿物 土壤细粒
头山或方形山地貌景观。
具有丹霞地貌的我国有武夷山， 河北承德风景 名胜区（棒锤山），庐山，我省的江郎山，永 康方岩等。
丹霞地貌景观特点：丹霞地貌主要表现在既“秀”又 “险”， 孤峰林立，迂回曲折。例描写武夷山有“三 三秀水清如玉，六六奇峰翠插天”，称她为“碧水丹 山”“奇秀东南”。但丹霞地貌也常形成绝壁， 因而 十分险。例庐山有众多陡峭奇险的地方。江郎山则更称 为一绝。
岩石与土壤肥力的关系
土壤肥 水气热：受土壤中不同粗细颗粒的控制
力性质 养 分：(1)受母岩释放的养分多少控制 (2)受土壤细粒部分吸持养分能力的 影响 (1)土壤颗粒的粗细取决于母岩中稳定性矿物和易分解矿物 的比例 (2)土壤养分取决于母岩中含有的盐基离子即金属离子的数 量，如K、Na、Ca、Mg、Fe、Zn、Cu、Co、Mo等。岩石是由 矿物组成的， 所以要充分分析矿物的性质（元素组成及稳
第二章
岩石风化与土壤形成
内容提要
三种风化作用类型 影响风化作用因素
风化产物三种类型
土壤形成的五大因素
土壤形成实质
第一节
风化作用（风化过程）
一、风化作用的概念
地表的岩石在大气和水的联合作用以及温度变化和生物 活动影响下，所发生的一系列崩解和分解作用。 岩石发生风化作用的原因 岩石处在它生成的环境条件下是稳定的（处于一种平衡状 态），但条件发生变化，为了适应新的环境，必然发生变 化，以达到适应新环境的新平衡。这种变化是慢长的，如
生态类型
（4）钙质岩石风化物 含CaCO3的岩石：石灰岩、大理岩、泥灰岩、白云质灰岩、 钙质砂岩和页岩 特 点：抗物理风化强，抗化学风化弱，形成薄层土壤。
土壤肥力特性：风化过程主要是碳酸钙淋溶，残留下来的主 要是粘土矿物（<10％），所以土层薄质地较粘，富钙少磷 钾，pH呈中性至碱性，肥力水平一般较低。
影响因素
总
结
岩石的形成环境与所处环境差别越大越容易风化。
岩浆岩、变质岩主要是在高温高压下形成的，在
地表极易风化； 沉积岩抗风化能力比岩浆岩等强； 花岗岩、片麻岩露头多呈疏松分解状态； 砂岩露头则常常保持良好。
影响因素
2. 外因（岩石所处的环境条件）
（1）气候 ：控制风化作用的类型和速度 a.极地气候区 b.沙漠干旱气候区 c.温带湿润气候区 d.热带炎热气候区 （2）地形和植被：地形可影响风化作用的速度、 深度及风 化产物的堆积厚度和分布状况。
风化作用
二、风化作用类型
1. 物理风化
指岩石在外力影响下，机械地分裂成碎屑，只改变 其大小与外形，而不改变成分的过程。
(1) 温度作用 引起岩石内外胀缩不一致，岩石是热不良导体。 (2) 结冰作用（冰劈作用） (3) 风和水的磨蚀作用 风沙磨蚀岩石，使之表面裸露，加速物 理风化。
风化作用
寒裂风化
母质不同于岩石，它已有肥力因素的初步发展， 具物质颗粒的分散性，疏松多孔，有一定 的吸附作用、透水性和蓄水性；可释放出少量 矿质养分，但难以满足植物生长的需要。母质又 不同于土壤，其缺乏养分，几乎不含氮、碳， 通气性和蓄水性也不能同时解决。
母质类型
（3）第四纪沉积物
黄土及黄土性物质 红土 冰碛物
特点：第四纪距今一百万年左右，第四纪沉积物是一种古 风化物。
果环境不断发生变化，则岩石或风化物可能一直在变化。
风化作用
风化作用实质上表现为一系列崩解和分解
崩解：岩石由大块变成碎块，再 渐变成细粒，其形状和大小改变 了，但化学成分不发生变化。
分解：岩石风化过程 中化学成分发生变化
物理风化 生物风化 化学风化
自然界中，三种风化作用通常是联合进行与相 互助长的， 划分它是为了讨论方便。
风化作用
（４）氧化作用 空气中的氧在有水的条件下，氧化能力很强。 4FeS2＋2H2O＋15O2 2Fe2（SO4）3＋2H2SO4
湿润的条件下含铁、硫的矿物（含变价元素）普遍地进行着氧 化过程。深色矿物（因含二价铁）容易风化。
小结:
各种岩石在化学风化作用下，逐渐遭破坏， 一 部分形成不溶物质（如各种粘土矿物、氧化铁等）
定性）和矿物的组合规律，及不同地区的风化特点。
2. 地球化学类型 因元素化学活性不同，岩石风化随着时间的推
移，元素依活性强弱依次从岩石中淋失，因此，
不同风化阶段形成不同类型的风化物。
（1）碎屑类型： 岩石风化的最初期类型，以物理风化作用为主。 分布：主要在寒冷地区，碎屑类型风化物的化学成分和矿 物组成与原岩基本相同。
地球化学类型
（4）富铝化类型
由于长期强烈的化学分解，原生和次生的硅酸盐矿物，均遭 到很大破坏，不仅盐基成分全部淋失殆尽，而且硅酸也产生 淋溶。
特点：风化物中只残存着一些最难风化的石英、铁和铝的氧 化物以及次生粘土矿物高岭石等。 分布：热带的砖红壤或亚热带地区。
3. 母质类型（成因） （1）定积母质：又称为残积物。
生态类型
（3）铁镁质岩石风化物
富含深色矿物的岩石：辉长岩、玄武岩、闪长岩、安山岩 等。 特 点： 抗物理风化和化学风化均较弱，形成厚层风化壳。
土壤肥力性状：由于这类岩石中SiO2含量很少，发育形成的 土壤质地较粘，含有较丰富的营养成分（除K以外），pH微 酸性，虽然质地偏重，但是林地一般排水条件好，所以这 种岩石发育的土壤一般肥力较高，宜林性好。
花岗岩的格状节理
黄山
（奇峰、奇石）
花岗岩的垂直三
向节理发育，常 形成非常陡险的 地貌（黄山），或 者石蛋地形（天涯 海角）。
天涯海角
花岗岩垂直节理
华山Hale Waihona Puke Baidu
2. 玄武岩地貌 玄武岩浆粘度小，流动性大，喷溢地表易形成大规 模熔岩流和熔岩被，如长白山。但也有呈层状侵入 体的，如岩床等。在高原地区常形成面积达数千至 数十万平方千米的熔岩台地，有人称其为高原玄武 岩，如印度的德干高原玄武岩。在海洋则构成海岭 和火山岛，如夏威夷群岛。
丹霞地貌（广东丹霞山）
福建武夷山
江郎山
永康方岩
江西龙虎山
承德棒锤山
龙游石窟
乐山大佛
2. 花岗岩风化地貌
花岗岩是岩浆侵入地壳深处冷却而形成的岩浆岩。在 漫长的地质处年代中，当花岗岩出露地表后，它就开 始风化向形成独特的地貌景观。花岗岩的特点是垂直 三向节理或垂直节理，使其风化形成各种陡峭的地貌 和怪石。
风化作用
2. 化学风化
指岩石在外界条件的影响下，引起化学成分的 改变，产生新的物质的过程。
（1）溶解作用 水是一种极性溶剂，岩石中的矿物都是无
机盐， 虽然占绝大部分的硅酸盐和铝硅酸盐矿物溶解度很 小， 但很大的地质年代中，水溶解的规模是相当大的， 况 且地表的水常常溶有CO2、NO2以及有机酸等， 这样大大 提高了水的溶解能力。
物抗风化的稳定性顺序如下：
石英>白云母>正长石>斜长石>黑云母>角闪石>辉石>橄榄石 （结合矿物结晶顺序图）
影响因素
（２）岩石的结构
隐晶或等粒细粒的稳定性大于等粒粗粒或斑状（物理风化）。 但是一当岩石破碎崩解，细粒由于表面积大，容易受到水、 空气、CO2等化学物质作用而发生化学风化。
（３）岩石的构造 坚硬而致密结构的岩石，比疏松多孔的岩石抗风化能力强， 有层理、片理、节理和裂隙的岩石，水分、空气容易侵入而 引起风化。
生态类型
（2）长石质岩石风化物
富含正长石成分的岩石：花岗岩、正长岩、酸性斑岩、流纹 岩、长石砂岩、片麻岩
特 点： 抗物理风化能力差，易崩解，形成厚层风化壳 土壤肥力性状：由于这类岩石除了含有较多的长石外，还有 一定量的石英，正长石在湿热的环境下易分解生成次生粘矿， 粘土矿物和石英混合存在，使土壤砂粘适中，表现出较好的 肥力。
（5）未成岩类物质
这类物质不是某一类岩石的风化物，而是多种来源的矿 物质或有机质未经成岩硬结作用的堆积物，一般均具有 疏松多孔的特性。
矿质的未成岩物质：
包括各种成因的沙土、黄土、次生黄土或黄土性岩 石，以及部分松软的板岩、页岩及粉砂岩等。
有机的未成岩物质 ：
主要是冷湿低洼地及高山地带形成的 泥炭物质。由于温度低、湿度大，有 效养分缺乏，常呈强酸性反应 。
长白山岩石绳
长白山天池
可溶性盐 土壤溶液离子
三、 影响风化的因素
1. 内因（岩石的性质）
岩石本身的性质以及组成岩石的矿物纯度影响着风 化的速度和强度。
组成岩石的矿物成分和性质 岩 石 特 征 岩石的结构 岩石的构造
影响因素
（1）组成岩石的矿物成分和性质 组成岩石的矿物颜色、颗粒大小。 组成岩石的矿物的化学结构 即稳定性 注：在外界环境条件大致相同的情况下，常见的各种矿
岩石的景观地貌（拓展内容）
自然界中有不同岩石，不同地质作用下可形成千奇百怪的地 貌特征，从观赏角度这里择其中一部分供同学们学习。
1、红砂岩地貌（丹霞地貌）：是水平层理的砂岩在遭受风 化剥蚀后所形成的一种地貌。以广东省韶关地区丹霞山最
为典型，故命名为丹霞地貌。
水平层理的砂页若岩性变化较大即风化难易不同，则常形成 孤峰，丛峰和塔状的峰峦景观。若岩性较一致的则形成馒
四 、风化产物的类型
地表的风化产物构成一层薄薄的外壳-----风化壳
碎屑物质 难溶物质 溶解性物质
风化产物
形成不同类型的风化壳。
生态类型 （根据风化产物对土壤肥力性状的影响作为分类）
地球化学类型 （根据风化物化学成分特点分类 ） 母质类型 （根据风化产物的成因分类）
生态类型
1. 生态类型 （1）硅质岩石风化物 SiO2 含量很高的岩石 ：如石英岩、石英砂岩、由硅质胶结 的岩石（硅质砾岩或页岩）。 特 点：硅质岩类抗物理风化和化学能力强 土壤肥力性状：硅质岩类风化物的厚度极薄，砂质，多石砾， 各种营养元素也十分贫乏，分散的石英颗粒及岩石碎屑保水 能力很低。
CO2溶于水时，对碳酸盐的溶解力，较纯水增强几十倍。
水解和碳酸化作用的实质，矿物中的盐基离子被氢离 子取代。
风化作用
石灰岩的风化
石 笋
CaCO3 ＋ H2CO3
溶解度很低
(H2O+CO2)
Ca(HCO3) 2
溶解度较高
平衡的变化： (1)当CO2充足时，且有一定的湿度，平衡一直向右
(2)当湿度较小，Ca(HCO3) 2脱水并放出CO2，平衡向左进行。 自然界的许多石灰岩溶洞不断地进行着以上反应， 形成 千姿百态的地形。如石笋、石钟乳、石柱、石林等，