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2、一節(jié) 風(fēng)化作用類型,物理風(fēng)化作用,化學(xué)風(fēng)化作用,生物風(fēng)化作用,2,物理風(fēng)化作用,在地表或接近地表環(huán)境下，由于氣溫變化，大氣、水和水溶液的作用，以及生物的生命活動等因素的影響，使巖石在原地患病分解和破壞的過程,風(fēng)化作用使巖石、礦物在物理性狀或化學(xué)組分上發(fā)生變化，使其強度降低或發(fā)生崩解，形成與原來巖石有差異的新的物質(zhì)組合,按作用方式可分為物理風(fēng)化作用、化學(xué)風(fēng)化作用和生物風(fēng)化作用,3,物理風(fēng)化作用,主要是在溫度變化等因素的影響下，巖石在原地發(fā)生的機械破壞作用。它使巖石裂開或崩解，形成大小不等的碎塊，但其成分卻未發(fā)生顯著的變化,溫差風(fēng)化,冰劈作用,鹽類的結(jié)晶與潮解,層裂或卸載作用,4,溫差風(fēng)化,由于巖

3、石表層溫度周期性的變化而使巖石崩解的過程,溫度變化的速度和幅度對溫差風(fēng)化作用影響較大，變化速度愈快、幅度愈大，巖石的膨脹和收縮交替得也愈快、伸縮量也愈大，巖石裂開得也愈快，所以這種風(fēng)化作用在干旱的沙漠地區(qū)最為常見,巖石溫差風(fēng)化過程示意圖,5,冰劈作用,因充填于巖石裂隙中的水結(jié)冰體積膨脹而使巖石崩解的過程,冰劈作用（據(jù)WK漢布林，1980）,6,1溫差風(fēng)化：巖石表層溫度發(fā)生周期性變化而使巖石崩解的過程。干旱的沙漠氣候帶常見。撒哈拉大沙漠溫差可達(dá)61C，機理？。,7,2冰劈作用：因結(jié)冰膨脹而產(chǎn)生壓力，使巖石裂隙擴大或發(fā)生倒塌。高寒和高山地區(qū)常見。結(jié)冰可使體積增加9.2，產(chǎn)生96MPa壓力。,3鹽類

4、的結(jié)晶和潮解作用：常見于干旱與半干旱地區(qū)，原理同冰辟作用。,8,鹽類的結(jié)晶與潮解,指充填于巖石孔隙、裂隙中含鹽分的溶液，因水溶液濃度的變化，鹽類消失結(jié)晶和溶解使巖石裂開的過程,常見于干旱和半干旱地區(qū)，其原理類似于冰劈作用,9,層裂或卸載作用,埋藏在地殼較深處的巖石，如巖漿巖、變質(zhì)巖、沉積巖，都承受上覆巖石重量而產(chǎn)生的靜壓力，一旦由于某種緣由地殼運動、剝蝕作用、人工采石等，上覆巖石被剝蝕掉而出露地表，巖石就因卸載而產(chǎn)生向上或向外的膨脹作用，從而形成一系列平行、垂直地表的裂隙，促使巖石層層剝落和崩解，這種現(xiàn)象稱卸載作用,10,化學(xué)風(fēng)化作用,水溶液與地表四周的巖石進展化學(xué)反響，使巖石漸漸分解的過程,

5、化學(xué)風(fēng)化不僅使巖石遭到破壞，而且還使破壞產(chǎn)物的化學(xué)成分發(fā)生顯著變化，并形成一些新礦物,溶解作用,水解作用,氧化作用,水化水合作用,11,溶解作用,組成巖石的全部礦物都能溶解于水中，僅溶解度有大有小而已,溶解度大的為易溶礦物，如巖鹽、石膏等，溶解度小的犯難溶礦物,較難溶解的碳酸鹽礦物如方解石,硅酸鹽礦物最難溶,如長石、云母等。,溶解作用的結(jié)果，使巖石中易溶物質(zhì)流失，難溶物質(zhì)殘留下來，致使巖石孔隙增大，強度減小，有利于進一步風(fēng)化剝蝕,12,水解作用(碳酸化作用),指水和礦物相結(jié)合的一種化學(xué)反響,以(OH)-離子團的形式消失在新組分中,常見的是長石被水解的作用,4KAlSi3O8+6H2OAl4(S

6、i4O10)(OH)8+8SiO2+4KOH,在潮濕氣候條件下高嶺石還會進一步被水解，最終形成鋁土礦和二氧化硅，其中二氧化硅呈膠體溶液移走，鋁土礦則殘留下來,13,化學(xué)風(fēng)作用大理石像被酸雨風(fēng)化,14,氧化作用,大氣圈中的氧或溶于水中的氧與組成巖石的元素之間的化學(xué)作用,常見的黃鐵礦FeS2在地表很快就被氧化成褐鐵礦Fe203H20,在地表形成紅褐色或暗褐色的褐鐵礦，掩蓋于尚未患病風(fēng)化的原生礦床之上，稱為鐵帽。它是一種找尋這些硫化物原生礦床的良好標(biāo)志,15,化學(xué)風(fēng)作用氧化作用,16,水化水合作用,有些礦物與水接觸后，吸取肯定數(shù)量的水到礦物組成中，成為結(jié)晶水或構(gòu)造水，并形成一種含水的新礦物，這種作用

7、稱為水化作用,水化作用轉(zhuǎn)變了原有巖石中的礦物成分，形成一些硬度低的新礦物，從而降低了巖石的強度，同時水化作用過程中，礦物體積常常要膨脹，還會消失風(fēng)化礦物對四周巖石產(chǎn)生的巨大推擠力，從而引起四周巖石的機械風(fēng)化,硬石膏 石膏,17,化學(xué)風(fēng)化作用的最終產(chǎn)物包括三局部：一是能溶于水中的可遷移物質(zhì)；二是膠體物質(zhì),三是難于遷移積存在原地的不溶剩余物,易溶物質(zhì)在水中常以真溶液形式遷移，而局部難溶物質(zhì)常以膠體的形式被遷移,礦物和巖石在化學(xué)風(fēng)化過程中是逐步分解的，由于各種礦物的物理、化學(xué)性質(zhì)不同，分解的難易程度也不一樣。換句話說，就是礦物的抗風(fēng)化力量有強弱之別,18,在自然界中各類礦物抗風(fēng)化力量的挨次是：氧化物

8、、氫氧化物硅酸鹽碳酸鹽硫化物鹵化物、硫酸鹽,幾種常見造巖礦物的抗風(fēng)化力量挨次是：石英白云母長石黑云母角閃石輝石橄欖石,19,生物風(fēng)化作用,生物的生命活動過程和尸體腐爛分解過程對巖石的破壞作用,生物的機械風(fēng)化作用,生物的化學(xué)風(fēng)化作用,20,生物的機械風(fēng)化作用,生物的機械風(fēng)化主要表現(xiàn)在生物的生命活動過程對巖石的機械破壞,蚯蚓和穴居動物等使松軟的巖石裂開，土粒變細(xì)，有蹄類動物的踐踏等對地表巖石和土層的破壞，都是生物的機械風(fēng)化作用的表現(xiàn)根劈作用,21,1 生物物理風(fēng)化作用：根劈作用root wedging,22,23,生物的化學(xué)風(fēng)化作用,生物生命活動過程中的新陳代謝及尸體腐爛分解的產(chǎn)物，與巖石中礦物的

9、化學(xué)元素之間進展化學(xué)反響，從而促使巖石分解破壞的作用,植物和細(xì)菌等在新陳代謝過程中，不僅可直接吸取巖石中的某些元素如鉀、鈉、磷等，而且可分泌出有機酸溶解和分解巖石，以供所需的養(yǎng)份，結(jié)果便使巖石漸漸分解破壞,生物死后尸體腐爛分解形成的有機酸亦會對巖石進展腐蝕破壞,如微生物選礦、石油脫臘 等,24,其次節(jié) 影響風(fēng)化作用的因素,風(fēng)化作用主要取決于,自然地理條件,和,組成巖石的礦物性質(zhì),一、氣候條件的影響,二、地形條件的影響,三、巖性的影響,25,一、氣候條件的影響,地表各地溫度、濕度變化和降水性質(zhì)與降水量都取決于該地區(qū)的氣候狀況。同時，影響水溶液性質(zhì)的因素。生物的生長更受氣候條件的掌握。因而各種不同

10、氣候條件地區(qū)的風(fēng)化速度和主要風(fēng)化作用類型均不一樣,氣候嚴(yán)寒或枯燥地區(qū)生物稀有，降水以固態(tài)形式為主嚴(yán)寒區(qū)或者很少干旱區(qū)。這些地區(qū)以機械風(fēng)化作用為主，化學(xué)和生物風(fēng)化較弱,氣候潮濕炎熱的地區(qū)降水量大，生物繁茂，生物的新陳代謝和尸體分解過程產(chǎn)生的大量有機酸，具有較強的腐蝕力，所以在潮濕炎熱區(qū)的化學(xué)風(fēng)化和生物風(fēng)化都特別猛烈，甚至比較穩(wěn)定的硅酸鹽礦物亦分解得比較徹底，形成大量剩余粘土，在有利的條件下，可形成剩余礦床,26,二、地形條件的影響,地形一方面影響氣候，從而間接影響風(fēng)化作用，另一方面，地形又可直接影響風(fēng)化作用的進展,在陡坡上，地下水位較低，生物較少，故以機械風(fēng)化為主，風(fēng)化產(chǎn)物不斷向陡坡下墜落，使新

11、穎巖石暴露于大氣中連續(xù)患病機械風(fēng)化。,墜落在坡腳下的風(fēng)化產(chǎn)物，或在地形平坦地區(qū)的風(fēng)化產(chǎn)物，受生物影響較大，經(jīng)受著長期風(fēng)化破壞，而且以化學(xué)風(fēng)化作用為主，使其礦物分解得比較徹底，形成大量粘土礦物和土壤,27,三、巖性的影響,成分的影響不同礦物的機械強度和化學(xué)成分不同，因而由不同礦物組成的巖石，其風(fēng)化速度和程度亦顯著不同差異風(fēng)化,巖石的構(gòu)造構(gòu)造巖石的構(gòu)造包括組成礦物是晶質(zhì)或非晶質(zhì)，等?；虿坏攘?，細(xì)粒或粗粒等。這些都對風(fēng)化速度有明顯的影響，厚層砂巖或塊狀巖漿巖中常見球形風(fēng)化,28,球形風(fēng)化,29,第三節(jié) 風(fēng)化殼與土壤,地殼表層巖石經(jīng)機械、化學(xué)風(fēng)化后形成的松散物保存在原地稱殘積物，殘積物經(jīng)生物風(fēng)化，便使

12、這些松散的無機物中含有生物生長必不行少的有機物一腐植質(zhì)。這種具有腐植質(zhì)、礦物質(zhì)、水和空氣的松散物質(zhì)，稱為土壤。它是各種風(fēng)化作用的綜合產(chǎn)物，其中尤以生物風(fēng)化最為重要,由殘積物和土壤構(gòu)成的掩蓋在陸地上的不連續(xù)薄殼稱風(fēng)化殼,30,一、風(fēng)化殼的垂直分帶 上 土壤層：粘土礦物和腐 殖質(zhì)。殘積層近土壤層：不含腐植質(zhì)，由 粘土礦物或其它 風(fēng)化產(chǎn)物組成，半風(fēng)化巖石下 基巖：未風(fēng)化巖石,31,土壤層,殘積層,半風(fēng)化巖石,基巖,32,風(fēng)化殼假設(shè)為后來沉積物所掩蓋，則稱為埋藏風(fēng)化殼或古風(fēng)化殼,風(fēng)化殼是陸地長期處于穩(wěn)定或緩慢上升的狀況下，巖石長期暴露地表，經(jīng)受充分風(fēng)化作用發(fā)育而成的,假設(shè)我們在地層中見到發(fā)育良好的古風(fēng)

13、化殼，則可推知該區(qū)在形成風(fēng)化殼時，曾經(jīng)是處于構(gòu)造運動不猛烈且經(jīng)受了長期風(fēng)化的陸地，而且從風(fēng)化殼中風(fēng)化產(chǎn)物的厚度和成分，又能推知當(dāng)時的氣候條件,33,風(fēng)化殼下大面積存在的巖石稱為,基巖,。,地表有些地方風(fēng)化產(chǎn)物被流水等外動力地質(zhì)作用剝蝕搬走，使基巖出露于地表，這種露出地表的基巖，稱為基巖的露頭，或簡稱,露頭,34,爭論古風(fēng)化殼(palaeocrust of weathering)的意義,1了解構(gòu)造運動狀況；,2.查找礦產(chǎn)：70%鐵礦、85%鉆土礦、80%鎳；,3.工程建筑方面；,4.了解古氣候：潮濕氣候，化學(xué)風(fēng)化,5.古風(fēng)化殼是油氣良好的運移通道及儲集場所。,35,重點把握,1、風(fēng)化作用的概念及其常見類型；,2、風(fēng)化殼、古風(fēng)化殼的概念、組成及其爭論意義；,3、巖石和礦物的抗風(fēng)化力量。,4、影響風(fēng)化作用的因素,36,