自然地理学课件第五章

（二）风化壳


风化作用的残留物质、次生矿物及可溶性物质统称风化 产物。残留物质是化学性质较稳定因而未经化学风化的 物质，由自然元素、氧化物或硅酸盐构成的岩屑等。风 化产物虽经风化与剥蚀而依然残留原地覆盖在母岩表面 者，即是风化壳或称残积物（eluvium)。次生矿物以粘 土矿物及铁铝含水氧化物最常见。 粘土矿物主要包括高岭土、蒙托石和伊利石。高岭土 Al2SiO2(OH)4由水化硅酸铝组成—温暖湿润气候下形成， 我国东部和南方分布最广。蒙脱石 Al4(SiO4O10)(OH)4.nH2O—半湿润半干旱气候条件下的 标准风化产物。伊利石—半湿润半干旱区淋溶作用弱或 富钾母岩风化形成的稳定产物。蒙脱石和伊利石在气候 转湿或地表积水情况下，均可继续风化为高岭土。

风化壳的发育阶段

表 元素迁移序列（根据B.B.波雷诺夫） 元素迁移序列 强烈迁移元素 容易迁移元素 迁移元素组成 Cl 、 S Ca 、 Na、 M盐）、 P、Mn
Fe 、 Al 、 Ti
惰性（稍有移动）元素

基本不移动元素
SiO2（石英）
风化壳的发育阶段
第二节 风化作用与块体运动

一、风化作用(weathering)的定义：地表 岩石与矿物在太阳辐射、大气、水和生物 参与下理化性质发生变化，颗粒细化、矿 物成分改变，从而形成新物质的过程。风 化是剥蚀的先驱，对地貌的形成、发展与 地表夷平面起着促进和推动作用。
（一）风化作用的类型

１物理风化（physical weathering)：又称机械风化或 崩解。是一个岩石由整体破裂 为碎屑，裂隙、孔隙和比面积 增加，物理性质发生显著变化 而化学性质不变的过程。包括1） 负荷及应力发生变化，裂隙、 节理扩大；2）太阳辐射增温与 昼夜温度变化造成岩石热胀冷 缩，但不同矿物胀缩不均匀；3） 岩石表面干湿变化以及水的相 态变化可造成岩石胀裂；4）裂 隙中的盐类发生结晶；5）植物 根系对岩石的挤压和穿透，动 物挖掘洞穴等。
１０００－３５００
５００－１０００
丘陵
二、（二）基本地貌类型—平原
1.平原是一种广阔、平坦、地势起伏很小的地貌形态类型。 2.平原的划分： (1)按高度的不同： 1)高原：海拔600m以上、面积广、顶面平坦的高地，四 周被割为山地或陡崖。如巴西高原。 2）高平原：海拔200-600m，为高原中的浅切割平地，如 蒙古高原。 3）低平原：海拔0-200m，多数为冲积平原，如我国的华 北平原、苏北平原、长江中下游平原、俄罗斯的西伯利 亚平原。 4）洼地：海拔在海面以下的内陆盆地，如吐鲁番低地（154m)

二、基本地貌类型


大陆和海洋盆地—— 最高级地貌类型 大山地和大平原、海 底山地和海底平原— —第二级地貌类型 巨大的正地貌是构造 隆升与外力剥蚀的结 果，范围广大的负地 貌是构造沉降与外力 堆积的产物。
二、（一）基本地貌类型—山地
山地：是由山岭与其间的谷地组合而成，是地壳 上升背景下由外力切割而成。山岭延伸较长， 大多是连绵数十、数百甚至数千公里，较大的 山脉往往有几条山岭组成。岭间夹有谷地或山 间洼地。 山岭的形态要素：山顶、山坡和山麓。山顶呈 狭长带状延伸时成为山脊。山顶按形态特征分 为尖顶山、圆顶山、平顶山三类。山坡分为直 形坡、凹形破和阶状坡。谷地包括河床、河漫 滩、阶地等次级地貌类型。

（一）风化作用的类型

3.生物在分化中的作用：生物不仅参与岩 石的物理风化，在化学风化中也起着重要 的作用。如植物光合作用产生氧，动植物 呼吸作用释放二氧化碳，为化学反应提供 了反应剂；植物根系的分泌与吸收作用可 促进矿物分解与元素迁移，生物残体分解 过程中形成的可溶性化合物可促进化学风 化；微生物参与矿物元素的氧化、还原和 淋滤，均对化学风化有促进作用。
风化壳的基本特征


1)各地风化作用强度与风化产物就地残留的条件不同， 风化壳空间分布上呈不连续性，厚度差异也很大，后者 达100-200m，薄者不足1m。 2）组成物质以粘土和碎屑为主，也可包括少量残存液 体。 3）结构疏松，表层分散性强，分解程度高，粒径细， 中下层相反，但不具有类似沉积岩的层理。 4）发育和保存均好的风化壳，可划分强度风化、中度 风化和微风化三个层带。以红色风化壳为例，强度风化 带氧化作用强，代表性稳定矿物稳定矿物为铁铝氧化物、 粘土矿物为高岭土。中度风化带位于强风化带之下，水 呈垂直运动，氧化及淋滤作用较弱，水解作用强，为高 岭土及过渡性粘土矿物组成的夹碎屑粘土层。微风化带 接近母岩为潜水层，水化和淋溶作用强，粘土矿物以水 云母、绿泥石为主。

（二）地貌形成的气候因素



气候水热组合状况不同导致外动力性质、强度和组合状况发 生差异，最终将形成不同的地貌类型和地貌组合。 高纬和高山寒冷气候条件下，冰川冰缘作用成为主要的外 动力。 湿润气候下，地表径流丰富，流水作用成为主导外动力－流 水地貌发育。 湿热气候下，流水作用外，化学风化强烈－红色风化壳较厚， 植被减弱了流水侵蚀力，平原、缓丘、穹状或钟状基岩岛山 成为最常见的地貌类型。 干旱气候条件下，风、间歇性洪流为主要外动力，地貌类型 有风蚀残丘、风蚀洼地、各种沙丘、沙垄、洪积扇、洪积倾 斜平原等。 山地气候和地貌因高度而异。湿润而有足够高度的山地－冰 川冰缘作用、流水作用组合及相应的地貌类型。干旱区山地 高、中、低山带分别以冰川冰缘作用、流水作用和干燥剥蚀 作用为外动力并形成相应的地貌类型。
三、地貌在地理环境中的作用






（一）导致地表热量的重新分配和温度分布状况复杂化 地貌得分异显著改变了太阳辐射的热能和地表温度的纬度分布。 山地域高原在气温垂直递减规律作用下常形成“冷岛”，盆地和 河谷成为“热岛”。 （二）改变降水量分布格局 山地的屏障作用及迫使湿润气流上升凝结使降水集中发生于迎风 坡，而北风坡往往成为雨影区。 （三）地貌对生物界的影响 海拔和坡向不同形成不同植被类型及生态系统。山地地貌复杂， 生物多样性最丰富。各高度层物种的总和常常数倍于当地平原的 物种数。 （四）地貌对自然界地域分异的影响 地貌是重要的非地带性因素。地貌变化干扰和破坏全大陆尺度的 地带性分异，是绝大多数自然带不能实现沿纬线方向的“环球分 布”。 （五）地貌对土地类型分化的影响 地貌形态变化将导致整个土地类型的变化。
风化壳的发育阶段

物理风化阶段：最初基岩在原地崩解破碎， 以物理风化为主，形成碎屑型风化壳，其 特征是表层粒径细小，向深处逐渐变粗， 再往深处时仍保持原岩结构的碎屑快，这 个阶段化学风化微弱，生物风化不强烈， 元素很少迁移，碎屑的成分与母岩一致。
在水、热条件较好的情况下，风化壳发生化学 风化，化学风化过程中各种元素迁移的能力是 不同的。 前苏联学者B.B.波雷诺夫对岩浆岩的化学风化 过程进行了研究，发现化学风化过程中，各种 元素迁移能力可相差几千几万倍。岩浆岩的风 化过程中，最先被淋滤的是氯和硫；稍后是大 量的盐基（钙、钠比钾、镁先淋失）；然后是 大量的呈胶体状的硅酸盐；最后残留的是铁、 铝的氧化物，特别是Fe2O3及SiO2（石英）
（2）按形态划分： 1）倾斜平原：倾斜度在1/100一下，如海滨平原 和山前平原。 2)凹状平原：地面从四周向中心倾斜，多为干燥 的内陆盆地，如柴达木、塔里木盆地。 3）波状平原：平原内地形波状起伏，没有一致的 倾斜方向，如我国东北平原的中央部分。 另外，据外动力差别，平原还可以分成熔岩平原、 喀斯特平原、冲积平原、湖成平原和海成平原 等。
黄 土 梁
第一节 地貌成因与地貌类型
构造运动 地貌成因 气候 岩性 人类活动
（一）构造运动与地貌发育
构造运动造成地球表面的巨大起伏，为形成地表宏观地貌特 征的决定性因素。大洋板块、大陆板块的区别造就了陆地与 海底地貌的差异。 陆地上的大的山系、高原、盆地和大平原以及海洋中的大洋 中脊、洋盆、海沟、大陆架的形成。 巨大的高原、盆地和平原－地块的整体升降运动，巨大的山 脉与山系－地壳褶皱带（水平运动）。 水平岩层构造地貌－桌状山、方山（呈上升运动） 单斜构造－单斜山（地层倾角5－30度）、猪背山（45度） 褶曲构造－背斜山、向斜谷、穹窿山、坳陷盆地 断层构造－断层崖、断层三角面、断层谷、地垒山、地堑谷、 断块山、断陷盆地。 火山活动－火山锥、火山口、熔岩高原。

化学风化早期阶段：也称为硅铝－碳酸岩－硫 酸盐型风化壳阶段。这个时期硅酸盐重的K、 Na、Ca、Mg等碱金属和碱土金属离子与溶液 中的Cl- 、 SO4-离子结合成氯化物与硫酸盐，如 NaCl、KCl、Na2SO4等。这些物质都极易被溶 解，大部分随水淋溶。最先淋溶的是氯化物， 硫酸盐次之。它们在一定条件下常在地表的低 处富集，形成硅铝－硫酸盐风化壳；碳酸盐比 上述两种物质难溶解，常在原地富集，称为富 钙阶段，形成硅铝－硫酸盐风化壳。这种风化 壳的土呈黄－灰色，类似黄土，也称黄土风化 壳。
中国山地、丘陵分级
名称 极高山
深切割的
绝对高度／m
＞５０００
相对高度／m
＞１０００ >1000 500-1000 100-500 >1000 500-1000 100-500 500-1000 100-500 ＜1００
高山
中等切割的
浅切割的 深切割的
３５００－５０００
中山 低山
中等切割的 浅切割的 中等切割的 浅切割的
第五章 地貌


地貌的定义：地貌或称地形，指地球硬表面由地貌内动 力相互作用塑造而成的多种多样的外貌或形态。 地貌动力（营力）： １）内动力：地球内能所产生的作用力，主要表现地壳 运动(升降、平移、褶皱、断裂）、火山爆发、岩浆活 动和地震。其能量来自于地球内部分布不均的放射能和 重力能，造成地球表面的重大起伏。 ２）外动力：太阳辐射能通过大气，水和生物作用并以 风化作用、流水作用、冰川作用、风力作用、波浪作用 等形式表现的力。其能量只要来自太阳，它们都受地心 引力的支配，作用的总趋势是剥蚀夷平高地，填充海洋 和低地。
2KAISi3+CO2+2H2O= Al2Si2O5（OH）4+4SO2+K2CO3
（一）风化作用的类型
3）溶解作用：岩石中的无机矿物不同程度溶解于水中 并被带走，难溶物质残留原地、岩石孔隙度增加、强度 降低的过程。 4）氧化作用：指矿物被大气游离、水体溶液的氧所氧 化形成高价化合物的过程。如黄铁矿， 2FeS2+7O2+2H2O= 2FeSO4+2H2SO4 12FeSO4+3O2+6H2O = 4Fe(SO4) 3+4Fe(OH) 3 Fe(SO4) 3+6H2O = 2Fe(OH) 3+3H2SO4 化学风化破坏原有岩石成分，部分活泼元素分离并流失， 较稳定者形成新的粘土矿物。化学风化的强度取决于温 度、湿度与水溶液的ＰＨ值。气候炎热潮湿及水溶液呈 酸性等条件有利于化学风化。
（一）风化作用的类型



２.化学风化（chemical weathering)：指岩石在大气、 水与生物作用下发生分解而形成化学组成与性质不同的 新物质的过程。岩石中的矿物从生成环境转入地表时将 失去稳定性，沿裂隙、节理发生水化、水解、溶解和氧 化作用。 1）水化作用是指岩石矿物吸收水分后转变为含水矿物， 体积膨胀、硬度降低，抵抗能力削弱并对周围岩石产生 压力。 如CaSO4+2H2O= CaSO4 ・ 2H2O 硬石膏 石膏 2）水解作用 是水体进入地表岩石，矿物与水分解。如 正长石经水解形成高岭土、SO2溶液和离子溶液K2CO3。

崖
斜面
崖
（四）人类活动对地貌的影响
一是改变地貌发育条件加速或延缓某种地 貌过程，如破坏植被加速地表侵蚀；植树 种草降低侵蚀速度；营造防风林抑制风沙 作用和风沙地貌的形成和发展。 二是直接干预地貌过程，如梯田，修堤筑 坝改变洪积扇与冲积平原，采矿石造成地 表塌陷，围湖、围海造地，山区水库使山 区侵蚀环境为库区堆积环境等。
（三）岩性对地貌的影响
各种岩石因其成分、硬度、胶结程度、水理性 质、结构和产状不同，抗风化和抗外力剥蚀的 能力也有很大差别，形成的地貌类型或地貌轮 廓往往很不相同。 坚硬和胶结良好的石英岩、石英砂岩、砾岩－ 山岭和陡崖；松软的岩石如泥灰岩、页岩－低 丘、缓岗；柱状节理发育的玄武岩－陡崖、石 柱；垂直节理发育的花岗岩－陡峻山峰；片岩 分布区－鳞片状地貌；湿热气候下的碳酸盐岩 －喀斯特地貌；软硬相间分布的岩石－水平上 －河谷盆地与峡谷盆地相间分布，垂直方向上 －陡缓更替的阶状山坡。