9第九章 风化作用.解答

物是晶质或非晶质，等粒或不等粒，细粒或 粗粒等。这些都对风化速度有明显的影响，
厚层砂岩或块状岩浆岩中常见球形风化
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球形风化
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第三节 风化壳与土壤
地壳表层岩石经机械、化学风化后形成的松散
物保留在原地称残积物，残积物经生物风化，
便使这些松散的无机物中含有生物生长必不可 少的有机物一腐植质。这种具有腐植质、矿物
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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
• 常见于干旱和半干旱地区，其原理类似于 冰劈作用
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层裂或卸载作用
• 埋藏在地壳较深处的岩石，如岩浆岩、变 质岩、沉积岩，都承受上覆岩石重量而产 生的静压力，一旦由于某种原因（地壳运 动、剥蚀作用、人工采石等），上覆岩石 被剥蚀掉而出露地表，岩石就因卸载而产 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 剥落和崩解，这种现象称卸载作用
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（1）温差风化：岩石表层温度发生周期性变化而使岩石崩解 的过程。干旱的沙漠气候带常见。撒哈拉大沙漠温差可达61ºC， 机理（？）。
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（2）冰劈作用：因结冰膨胀而产生压力，使岩石裂隙扩大或 发生崩塌。高寒和高山地区常见。结冰可使体积增加9.2％， 产生96MPa压力。 （3）盐类的结晶和潮解作用：常见于干旱与半干旱地区 ，原 理同冰辟作用。
按作用方式可分为物理风化作用、化学 风化作用和生物风化作用
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物理风化作用
主要是在温度变化等因素的影响下，岩石在原 地发生的机械破坏作用。它使岩石裂开或崩解， 形成大小不等的碎块，但其成分却未发生显著 的变化
温差风化 冰劈作用 盐类的结晶与潮解 层裂或卸载作用
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温差风化
• 由于岩石表层温度周期 性的变化而使岩石崩解 的过程
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重点掌握
1、风化作用的概念及其常见类 型； 2、风化壳、古风化壳的概念、 组成及其研究意义； 3、岩石和矿物的抗风化能力。 4、影响风化作用的因素
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如微生物选矿、石油脱腊 等
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第二节 影响风化作用的因素
风化作用主要取决于自然地理条件和组成岩 石的矿物性质
一、气候条件的影响 二、地形条件的影响 三、岩性的影响
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一、气候条件的影响
地表各地温度、湿度变化和降水性质与降水量都取 决于该地区的气候情况。同时，影响水溶液性质的 因素。生物的生长更受气候条件的控制。因而各种 不同气候条件地区的风化速度和主要风化作用类型 均不相同
分解得比较彻底，形成大量残余粘土，在有利的条
件下，可形成残余矿床
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二、地形条件的影响
地形一方面影响气候，从而间接影响风化作用，另 一方面，地形又可直接影响风化作用的进行
在陡坡上，地下水位较低，生物较少，故以机械风 化为主，风化产物不断向陡坡下坠落，使新鲜岩石 暴露于大气中继续遭受机械风化。
坠落在坡脚下的风化产物，或在地形平坦地区的风
化产物，受生物影响较大，经受着长期风化破坏，
而且以化学风化作用为主，使其矿物分解得比较彻
底，形成大量粘土矿物和土壤
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三、岩性的影响
成分的影响不同矿物的机械强度和化学成
分不同，因而由不同矿物组成的岩石，其风
化速度和程度亦显著不同差异风化
岩石的结构构造岩石的结构包括组成矿
• 溶解度大的为易溶矿物，如岩盐、石膏等， 溶解度小的为难溶矿物,较难溶解的碳酸盐 矿物如方解石,硅酸盐矿物最难溶,如长石、 云母等。
• 溶解作用的结果，使岩石中易溶物质流失， 难溶物质残留下来，致使岩石孔隙增大， 强度减小，有利于进一步风化剥蚀
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水解作用(碳酸化作用)
• 指水和矿物相结合的一种化学反应 • 以(OH)-离子团的形式出现在新组分中 • 常见的是长石被水解的作用 • 4KAlSi3O8+6H2O→Al4(Si4O10)(OH)8+8SiO2+4K
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生物的机械风化作用
生物的机械风化主要表现在生物的生命活动 过程对岩石的机械破坏
蚯蚓和穴居动物等使松软的岩石破碎，土粒 变细，有蹄类动物的践踏等对地表岩石和土 层的破坏，都是生物的机械风化作用的表现
根劈作用
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1 生物物理风化作用：根劈作用（root wedging）
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生物的化学风化作用
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化学风化作用
水溶液与地表附近的岩石进行化学反应，使岩 石逐渐分解的过程
化学风化不仅使岩石遭到破坏，而且还使破坏 产物的化学成分发生显著变化，并形成一些新 矿物
溶解作用 水解作用 氧化作用 水化（水合）作用
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溶解作用
• 组成岩石的所有矿物都能溶解于水中，仅 溶解度有大有小而已
气候严寒或干燥地区生物稀少，降水以固态形式为
主（寒冷区）或者很少（干旱区）。这些地区以机 械风化作用为主，化学和生物风化较弱
气候潮湿炎热的地区降水量大，生物繁茂，生物的
新陈代谢和尸体分解过程产生的大量有机酸，具有
较强的腐蚀力，所以在潮湿炎热区的化学风化和生
物风化都十分强烈，甚至比较稳定的硅酸盐矿物亦
质、水和空气的松散物质，称为土壤。它是
各种风化作用的综合产物，其中尤以生物风化 最为重要
由残积物和土壤构成的覆盖在陆地 上的不连续薄壳称风化壳
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一、风化壳的垂直分带
上 土壤层：粘土矿物和腐Байду номын сангаас殖质。
残积层（近土壤层）： 不含腐植质，由 粘土矿物或其它 风化产物组成，
半风化岩石 下 基岩：未风化岩石
• 硬石膏
石膏
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化学风化作用的最终产物包括三部分：一是 能溶于水中的可迁移物质；二是胶体物质,三 是难于迁移堆积在原地的不溶残余物
易溶物质在水中常以真溶液形式迁移，而部 分难溶物质常以胶体的形式被迁移
矿物和岩石在化学风化过程中是逐步分解的， 由于各种矿物的物理、化学性质不同，分解
的难易程度也不一样。换句话说，就是矿物 的抗风化能力有强弱之别
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风化壳下大面积存在的岩石称为基岩。
地表有些地方风化产物被流水等外动力 地质作用剥蚀搬走，使基岩出露于地表， 这种露出地表的基岩，称为基岩的露头，
或简称露头
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研究古风化壳(palaeocrust of weathering) 的意义
1．了解构造运动状况； 2.寻找矿产：70%铁矿、85%钻土矿 、80%镍； 3.工程建筑方面； 4.了解古气候：潮湿气候，化学风化 5. 古风化壳是油气良好的运移通道及 储集场所。
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土壤层 残积层 半风化岩石 基岩
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风化壳若为后来沉积物所覆盖，则称为埋藏
风化壳或古风化壳
风化壳是陆地长期处于稳定或缓慢上升的情 况下，岩石长期暴露地表，经受充分风化作 用发育而成的
如果我们在地层中见到发育良好的古风化壳， 则可推知该区在形成风化壳时，曾经是处于 构造运动不强烈且经历了长期风化的陆地， 而且从风化壳中风化产物的厚度和成分，又 能推知当时的气候条件
• 温度变化的速度和幅度 对温差风化作用影响较 大，变化速度愈快、幅 度愈大，岩石的膨胀和 收缩交替得也愈快、伸 缩量也愈大，岩石破碎 得也愈快，所以这种风 化作用在干旱的沙漠地 区最为常见
岩石温差风化过程示意图
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冰劈作用
• 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
冰劈作用（据W．K．汉布林， 1980）
• 在地表形成红褐色或暗褐色的褐铁矿，覆 盖于尚未遭受风化的原生矿床之上，称为
铁帽。它是一种找寻这些硫化物原生矿床
的良好标志
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化学风作用（氧化作用）
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水化（水合）作用
• 有些矿物与水接触后，吸收一定数量的水到矿物
组成中，成为结晶水或结构水，并形成一种
含水的新矿物，这种作用称为水化作用
• 水化作用改变了原有岩石中的矿物成分，形成一 些硬度低的新矿物，从而降低了岩石的强度，同 时水化作用过程中，矿物体积常常要膨胀，还会 出现风化矿物对周围岩石产生的巨大推挤力，从 而引起周围岩石的机械风化
OH • 在潮湿气候条件下高岭石还会进一步被水解，最
后形成铝土矿和二氧化硅，其中二氧化硅呈胶体
溶液移走，铝土矿则残留下来
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化学风作用（大理石像被酸雨风化）
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氧化作用
• 大气圈中的氧或溶于水中的氧与组成岩石 的元素之间的化学作用
• 常见的黄铁矿（FeS2）在地表很快就被氧 化成褐铁矿（Fe203·H20）
第九章 风化作用
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第一节 风化作用类型 物理风化作用 化学风化作用 生物风化作用
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物理风化作用
在地表或接近地表环境下，由于气温变化，大 气、水和水溶液的作用，以及生物的生命活动 等因素的影响，使岩石在原地遭受分解和破坏 的过程
风化作用使岩石、矿物在物理性状或化学组分 上发生变化，使其强度降低或发生崩解，形成 与原来岩石有差异的新的物质组合
生物生命活动过程中的新陈代谢及尸体腐烂分解的
产物，与岩石中矿物的化学元素之间进行化学反应， 从而促使岩石分解破坏的作用
植物和细菌等在新陈代谢过程中，不仅可直接吸取 岩石中的某些元素（如钾、钠、磷等），而且可分
泌出有机酸溶解和分解岩石，以供所需的养份，结 果便使岩石逐渐分解破坏
生物死后尸体腐烂分解形成的有机酸亦会对岩石进 行腐蚀破坏
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在自然界中各类矿物抗风化能力的顺序是：
氧化物、氢氧化物＞硅酸盐＞碳酸 盐＞硫化物＞卤化物、硫酸盐 几种常见造岩矿物的抗风化能力顺序是：石 英＞白云母＞长石＞黑云母＞角闪 石＞辉石＞橄榄石
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生物风化作用
生物的生命活动过程和尸体腐烂分解过程对 岩石的破坏作用
生物的机械风化作用 生物的化学风化作用