第二章岩石风化与土壤形成
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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）
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 果环境不断发生变化，则岩石或风化物可能一直在变化。
注：在外界环境条件大致相同的情况下，常见的各种矿物 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。
2KAlSi3O8＋CO2＋2H2O H2 Al2Si2O8. H2O ＋4SiO2＋K2CO3
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。
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，
（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） 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
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。
风化产物
风化产物
原生矿物
粘土矿物
可溶性盐
土壤砂粒
土壤细粒
土壤溶液离子
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
岩石的结构
征
岩石的构造
（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
（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。
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。
(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
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。
（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
（３）水解和碳酸化作用
水解
2KAlSi3O8＋3H2O 钾长石
H2 Al2Si2O8. H2O＋ 4Βιβλιοθήκη BaiduiO2＋2KOH 高岭石
碳酸化水解作用
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。
风化作用
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。
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。
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。
地表的风化产物构成一层薄薄的外壳-----风化壳
风化产物
碎屑物质 难溶物质 溶解性物质
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。
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）
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 果环境不断发生变化，则岩石或风化物可能一直在变化。
注：在外界环境条件大致相同的情况下，常见的各种矿物 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。
2KAlSi3O8＋CO2＋2H2O H2 Al2Si2O8. H2O ＋4SiO2＋K2CO3
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。
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，
（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） 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
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。
风化产物
风化产物
原生矿物
粘土矿物
可溶性盐
土壤砂粒
土壤细粒
土壤溶液离子
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
岩石的结构
征
岩石的构造
（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
（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。
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。
(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
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。
（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
（３）水解和碳酸化作用
水解
2KAlSi3O8＋3H2O 钾长石
H2 Al2Si2O8. H2O＋ 4Βιβλιοθήκη BaiduiO2＋2KOH 高岭石
碳酸化水解作用
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。
风化作用
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。
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。
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。
地表的风化产物构成一层薄薄的外壳-----风化壳
风化产物
碎屑物质 难溶物质 溶解性物质
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。