8 风化

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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•物理风化作用•化学风化作用•生物风化作用•影响风化作用的因素•风化壳物理风化作用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•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图5-1岩石温差风化过程示意图冰劈作用•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图5-2冰劈作用（据W．K．汉布林，1980）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•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•以H+和OH-的形式出现在新组分中•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水解作用•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+8H2O+4KOH•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，铝土矿则残留下来氧化作用•大气圈中的氧和水汽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）•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化学风化作用的最终产物包括两部分：一是能溶于水中的可迁移物质；二是难于迁移堆积在原地的残积物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的强弱之别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根劈作用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生物的化学风化作用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石油脱腊影响风化作用的因素风化作用主要取决干自然地理条件和组成岩石的矿物性质气候条件的影响地形条件的影响岩性的影响气候条件的影响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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球形风化风化壳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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一个完整的风化壳在剖面上，从下到上可分为以下几层土壤残积层半风化层基岩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