4第四章 风化作用

《地质地貌学》长安大学 地质工程系 成玉祥 chjkk2003@

第四章 风化作用 第一节 风化作用的类型 第二节 影响风化作用强度的因素 第三节 主要矿物和岩石的风化 第四节 风化壳

第一节 风化作用的类型 一、风化作用 所谓风化作用，就是岩石在地表常温常压下，遭受大气、水、水溶液及生物的破坏作用，使坚硬

的岩石变成疏松堆积物的过程。 岩石的风化作用按作用因素与作用性质的不同， 可分为物理风化、化学风化与生物风化三大类， 事实上这三者常是联合进行与相互助长的，划分 只是为了讨论的方便。

物理风化是指岩石在外力影响下，机械地分裂成 碎屑，只改变大小与外形，而不改变成分的过程。 产生物理风化的原因以地球表面温度的变化为主， 所以物理风化大都属于热力学的风化。此外，岩 石空隙中水的冻结与融化，岩石空隙中盐的结晶 胀裂，均会促使岩石破碎。

(1)矿物岩石的差异性胀缩。 (2)水的冻融作用。 (3)矿物的水化与结晶膨胀作用。

二、化学风化 化学风化作用是指岩石在地表与水、氧气、二氧 化碳和生物分解的气体及有机质等长期接触，在 原地逐渐发生化学反应而分解，不但改变其物理

状态，而且改变了化学成分的作用。

(1)溶解作用。水是一种天然的溶剂，矿物镕于水 的过程就是溶解作用。自然界中易溶于水的矿物有卤

化物、硫酸盐和碳酸盐类矿物等。矿物溶解度的大小除决定于本身的性质外，尚与温度、压力和水溶液的 性质等条件有关。当水中含有CO2时，可加速石灰岩 (方解石组成的岩石)的溶解过程。反应式如下：

(2)水化作用。有些矿物与水作用时，能够吸取 水分作为自己的组成部分，形成新矿物，称为水

化作用。例如，硬石膏水化作用后形成石膏。

(3)水解作用。水具有微弱的离解性质，即一 部分水可离解成为含有活泼的H+和OH—离子的溶 液。矿物溶于水后，也出现离解现象，这些离解 物质与水中的H+或OH—离子互相作用形成新的化

合物，这叫水解作用。

(4)氧化作用。空气中的氧在有水的情况下，氧 化力很强，岩浆中的铁多为低价铁，可被氧化为 高价铁，从而使结晶格架破坏，例如：

三、生物风化 生物及其生命活动对岩石、矿物产生的破坏作用称为 生物风化，实际上也表现为物理与化学两种形式。 生物的物理风化方面，如树根在岩隙中长大，穴居动 物的挖掘等，都引起岩石的崩解和破碎。

第二节

影响风化作用强度的因素

一、岩石性质 (1)岩石的矿物成分。 岩石的矿

物成分单一的，受热后差异膨胀较小， 因而较能抵抗风化。面矿物成分复杂的岩石，因 各矿物的抗风化强弱不一，部分矿物先行风化， 就会促使岩石崩解。 岩石由于矿物成分不同，颜色也不同，通常深色 的矿物吸热多且快，比浅色矿物容易风化。

(2)岩石的结构。矿物颗粒细小已呈等粒状结构的 岩石，比粗粒状的和斑状的岩石抵抗物理风化的能力

较强，因为前者在温度变化时产生不均匀的膨胀较少‘坚硬致密的岩石，抵抗风化的能力较强，而疏松多

孔的岩石与水分、空气接触的面积大，容易进行化学风化。一般说，较坚硬的砂岩、板岩与石英岩等，它 们的风化作用是以物理崩解为主，但崩解并不彻底， 因此，在地表上常产生大量的碎石缺。

(3)岩石的构造。岩石有层理或片理裂隙的易被水 分空气侵人而引起风化，某些岩石常有节理或处于

断裂带的，也常常风化比较剧烈。 某些相当坚硬的岩石，由于有垂直节理，可以形成

陡峻的崖壁，壁下则堆积着许多风化破碎物质，野外常见到地层交接的地方或沿着断层线都会形成沟

谷，就是这部分的岩石易受风化而被蚀去所致。

二、岩石所处的环境条件 (一)气候 不同气候地带的水分与温度的条件不同特点如下： (1)极地气候区。由于温度低，所以因水的冻结融 化而产生的物理风化作用强烈学风化微弱，风化产物 中粘土很少。 (2)沙漠干旱气候区。物理风化为主，以温度变化 的作用占优势。 (3)温带湿润气候区。温和多雨，植物生长茂盛， 所以化学风化和生物风化占重要地位，水的冻结与温 度变化作用都较次要。 (4)热带湿润气候区。温度较高，雨量丰富，化学 风化和生物风化特别强烈而迅速。

(二)地形与植被 坡地或陡崖地段，表面风化产生的岩屑不断下坠，使

新鲜岩石不断向外暴露，风化的速率便比山麓快。如地表有植被掩盖，则温度变化小，物理风化较弱，但 由于水分及生物作用的加强，对化学风化又有一定的 促进。此外由于地形与植被不同所引起小范围气候的 差异，对风化也有影响。例如山南与山北、岗地与洼

地、林下与秃山等的风化都有明显的差别。

第三节 一、矿物

主要矿物和岩石的风化

(一)主要矿物对风化作用抵抗力的比较 各类矿物在水中的溶解度不同，经水的作用后， 风化快慢有显著差别化物类>硫酸盐类>碳酸盐 类>磷酸盐类>硅酸盐类。 在常见的硅酸盐矿物中，风化难易的次序是橄揽 石>辉石>角闪石>黑云母>滑石>蛇纹石>绿 帘石>斜长石>正长石>白云母>

石英。

(二)重要矿物在风化过程中的表现 (1)石英。由于硬度高，溶解度小，石英在常温

条件下进行水化或与其他物质结合都很困难，所以不易风化，成为地面最稳定的矿物。因此在野外常

可见到石英脉或石英块突露于岩体的表面、同时在碎屑沉积岩中大部分为石英颗粒所组成。

(2)长石类。长石的硬度高，颜色浅，接受物理 风化较难，但受化学风化作用远较石英容易。各

类长石(包括钾长石、钠长石及钙长石等)受二氧化碳及水的作用后，都会起高岭石化作用，风

化的产物是高岭石为主的粘土，还有胶状氧化硅与碳酸盐，而后者多半被流水带走，有时也可以

沉淀在附近岩石的裂隙中。

在无碳酸盐岩体上，以及湿热条件下，有时因地 下水产生还原性条件和有机酸的积累，使水的PH

值降低，长石将强烈风化，形成大量高岭石组成的漂白岩体，称为“潜育高岭化”。我国南方土 层深处或山蓖边缘地方常有这种漂白岩体分布。 在长石类中，因为结晶格架与离子种类的差异， 斜长石较正长石更易风化，在风化产物上，斜长

石除形成高岭石外，还常形成蒙脱石与埃洛石等矿物。

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