普通地质学 第四章风化作用 江西应用技术职业学院谢文伟谢宇飞制作
普通地质学 第四章 风化作用 江西应用技术职业学院 谢文伟 谢宇飞 制作
风化作用 地表及接近地表的视 岩石,在大气、温 度、水和生物的影化 EROSION 风响下,使原来的岩作 化石在物理性质或化 地平面侵蚀 作学性质上发生改变 用的地质作用。 CAUXG TELEYISION EESEWEE 的第一节风化作用的类型 类 型 按照风化作用的性质和方式,可分 为三种类型:物理风化作用、化学风化 物作用、生物风化作用。 理一、物理风化作用 是指由于气温频繁升降的反复 变化,使岩石在原地发生碎裂,形成岩 石、矿物碎屑,并不改变岩石化学成分 的一种机械破坏作用
4.1 风 化 作 用 的 类 型 （ 物 理 风 化 ） 风化作用—— 地表及接近地表的 岩石，在大气、温 度、水和生物的影 响下，使原来的岩 石在物理性质或化 学性质上发生改变 的地质作用。 第一节 风化作用的类型 按照风化作用的性质和方式，可分 为三种类型：物理风化作用、化学风化 作用、生物风化作用。 一、物理风化作用 ——是指由于气温频繁升降的反复 变化，使岩石在原地发生碎裂，形成岩 石、矿物碎屑，并不改变岩石化学成分 的一种机械破坏作用。 影 视 ： 风 化 作 用
1、剥离作用(温度风化)一一由于 地面上的温度变化(日温差可达40—— 60度),以及岩石中各种矿物膨胀系数 A~风化作用 的不同,就产生了膨胀收缩的差异,天 长目久岩石就产生裂隙,小裂隙串成大 裂隙乃至网裂隙,导致岩石表层的逐层 剥离。这个过程称为剥离作用。 较为典型的有球状风化 2、冰劈作用—一岩石孔 蒝和裂隙中的水,当温度下 类降到0度下时就会结冰, 体积就会膨胀92%对裂隙周 围产生很大的挤压力。在零 物下22度时,每平方公里面积 上可产生108kg的压力,致使 心「裂隙不断扩大,岩石破裂成 碎块。在高寒地区和温帶冬 季冰劈作用特别突出
4.1 风 化 作 用 的 类 型 （ 物 理 风 化 ） 1、剥离作用（温度风化）——由于 地面上的温度变化（日温差可达40—— 60度），以及岩石中各种矿物膨胀系数 的不同，就产生了膨胀收缩的差异，天 长日久岩石就产生裂隙，小裂隙串成大 裂隙乃至网裂隙，导致岩石表层的逐层 剥离。这个过程称为剥离作用。 较为典型的有球状风化 2、冰劈作用——岩石孔 隙和裂隙中的水，当温度下 降到0 度 以下时就会结冰， 体积就会膨胀9.2%对裂隙周 围产生很大的挤压力。在零 下22度时，每平方公里面积 上可产生108kg的压力，致使 裂隙不断扩大，岩石破裂成 碎块。在高寒地区和温带冬 季冰劈作用特别突出
3.层裂或卸载作用 深部的岩石处于上覆岩石的大压 力之下,一旦因上覆岩石剥去,压力解 除,岩石随之而产生向上或向外的膨胀」 风 形成平行于地面的层状裂隙。 也二、化学风化作用 作 是指岩石在大气,水以及水中溶解物质的作用下, 用使岩石发生化学变化,改变其化学成分,从而使岩石分解破 的坏,并产生新的矿物。 类(-)氧化作用一一空气和水中的离氧使地表及其附近的 型矿物氧化,改变其化学成分,并形成新的矿物 1、硫化物的氧化 学FeS2+14H20+1502=2(Fe2O33H2O)+8H2SO4 风 2、磁铁矿氧化成赤铁矿 4Fe304+02=6Fe2O3 在地表常形成的铁帽是寻找原生矿物的重要标志
4.1 风 化 作 用 的 类 型 （ 化 学 风 化 ） 二、化学风化作用 ——是指岩石在大气，水以及水中溶解物质的作用下， 使岩石发生化学变化，改变其化学成分，从而使岩石分解破 坏，并产生新的矿物。 （一）氧化作用——空气和水中的游离氧使地表及其附近的 矿物氧化，改变其化学成分，并形成新的矿物。 1、硫化物的氧化 FeS2+14H2O+15O2=2(Fe2O3·3H2O)+8H2SO4 2、磁铁矿氧化成赤铁矿 4Fe3O4+O2=6Fe2O3 在地表常形成的铁帽是寻找原生矿物的重要标志。 3．层裂或卸载作用 深部的岩石处于上覆岩石的强大压 力之下，一旦因上覆岩石剥去，压力解 除，岩石随之而产生向上或向外的膨胀， 形成平行于地面的层状裂隙
(二)、溶解作用——水是溶剂,自然界中的水总会有 一定数量的O2CO2和一些酸、碱物质,因此具有较强 的溶解能力,能溶解大多数矿物。 石灰岩和白云岩与CO2、水的作用 化| CaCO3+cO2+12O=Ca(HCOz(童碳酸钙) 作 2、含硫酸的水的作用 CaCO, +h so,=CaSo +co,+h,O 用 3、含碱质水的作用 d Feso4+K2 CO3=FeCO3+K2SO 类 (、水解作用—一弱酸襁碱盐或 酸狷碱盐遇水解离或带不同电荷 学的离子。这些离子与水中的和 风OH发生反应形成含OH的新矿物, 矿物和岩石因此遭到破坏。 4KAISi3O8+6H20=Al4Si4O10(0H)4+8Sio2+4KOH pi (钠长石) 高岭石)(石英)
4.1 风 化 作 用 的 类 型 （ 化 学 风 化 ） (三）、水解作用——弱酸强碱盐或 强酸弱碱盐遇水解离或带不同电荷 的离子。这些离子与水中的H+和 OH-发生反应形成含OH-的新矿物， 矿物和岩石因此遭到破坏。 4KAlSi3O8+6H2O= Al4Si4O10(OH)4+8SiO2+4KOH （钠长石） （高岭石） （石英） （二）、溶解作用——水是溶剂，自然界中的水总会有 一定数量的O2、CO2和一些酸、碱物质，因此具有较强 的溶解能力，能溶解大多数矿物。 1、石灰岩和白云岩与CO2、水的作用 CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3 )2（重碳酸钙） 2、含硫酸的水的作用 CaCO3+H2SO4=CaSO4+CO2+H2O 3、含碱质水的作用 FeSO4+K2CO3=FeCO3+K2SO4
(四)、水化作用——有些矿物质能吸收一定 A量的水参加到矿物晶格中,形成合水分子的矿 物 A CaSO4+2H20=CaSO4: 2H20 化 (硬石膏) (石膏) 作 石膏 用体积扩大60%→物理破坏作用 两种反应加速风化 类太大一容当放水游解流夫 化学风化
4.1 风 化 作 用 的 类 型 （ 化 学 风 化 ） （四）、水化作用——有些矿物质能吸收一定 量的水参加到矿物晶格中，形成含水分子的矿 物 。 CaSO4+2H2O CaSO4·2H2O （硬石膏） （石膏） 体积扩大60% 物理破坏作用 两种反应加速风化 溶解度大 容易被水溶解流失
三、生物风化作用——一生物活动对岩石造成的物理或化 A|学破坏作用。 (一)生物物理风化作用 风1根号作用一一树报对岩石的裂作用 也|成的破杯作用 作 用 (二)生物化学风化作用 的生物的新陈代谢作用一—一生物生存要吸取养分同时分泌酸 类 性物质,从而破怀矿物岩石 2、生物遗体腐烂分解的产物引起岩石的熔解,从而破坏岩石 上述三类风化作用在大多 风数情况下都是相伴而生,相互 化影响和侵进,共同破坏着岩石
4.1 风 化 作 用 的 类 型 （ 生 物 风 化 ） 三、生物风化作用——生物活动对岩石造成的物理或化 学破坏作用。 （一）生物物理风化作用 1.根劈作用——树根对岩石的劈裂作用 2.穴居动物破坏作用——打洞对岩石造 成的破坏作用 （二）生物化学风化作用 1、生物的新陈代谢作用——生物生存要吸取养分同时分泌酸 性物质，从而破坏矿物岩石 2、生物遗体腐烂分解的产物引起岩石的溶解，从而破坏岩石 上述三类风化作用在大多 数情况下都是相伴而生，相互 影响和促进，共同破坏着岩石
0 第二节影响风化作用的因素 气候——通过气温、降水量以及生物繁衍表现出来 影 1寒冷地区:以物理风化为主 响2平旱地区:以物理风化为主; 风3温热地区:以化学风化生物风化为主 化 二、地形 地势起伏高度 用②山物理风化为主 ②低山丘陵以及平原区:以化学风化为主 2、山坡朝向 因⑦朝阳面:以化学风化为主 肃|②背阳面以物理风化为主 气候、地形
4.2 影 响 风 化 作 用 的 因 素 （ 气 候 、 地 形 ） 第二节 影响风化作用的因素 一、气候——通过气温、降水量以及生物繁衍表现出来 1.寒冷地区： 以物理风化为主； 2.干旱地区： 以物理风化为主； 3.湿热地区： 以化学风化生物风化为主。 二、地形 1、地势起伏高度 ①高山区：以物理风化为主 ②低山丘陵以及平原区：以化学风化为主 2、山坡朝向 ①朝阳面：以化学风化为主 ②背阳面：以物理风化为主
A三、岩石特征 1.岩石成分 岩石抗风化能力的强狷与它所含矿 影|物成和量有密切的类系 响⑦常见矿物的抗风化能力由小到大的次存为 风方解石撒揽石辉石角闪石长石云母黏土矿物石英 化②一般相对而言,岩石成分的一的较难风化,成分复杂、矿 物种类多的较容易风化 作用的因素 2岩石的结构、构造 致密程度、坚硬程度越高,岩层厚度越大越稚风化(等 结拘、块状结构),疏松多孔容易风化e 3.爷理发育状况 岩 节理越发育 石越容易风化
4.2 影 响 风 化 作 用 的 因 素 （ 岩 石 ） 三、岩石特征 1.岩石成分 岩石抗风化能力的强弱与它所含矿 物成分和数量有密切的关系 ①常见矿物的抗风化能力由小到大的次序为： 方解石 橄榄石 辉石 角闪石 长石 云母 黏土矿物 石英 ②一般相对而言，岩石成分均一的较难风化，成分复杂、矿 物种类多的较容易风化。 2.岩石的结构、构造 致密程度、坚硬程度越高,岩层厚度越大越难风化（等 粒结构、块状结构），疏松多孔容易风化。 3.节理发育状况 节理越发育 越容易风化
第三节风化作用的产物 风化产物及特征 1碎屑物质一一主要是物理风化作用的产物,也有一部 分是岩石在化学风化过程种宠分解的矿物碎屑。包括岩 风|石辟屑和矿物辟屑,是醉屑沉积物的重要来溧。 2溶解物质——是化学风化和生物风化作用的产物。 化作用 部分是以溶液形式被水带走( K Na Ca Mg等元素的碳酸盐 硫酸盐氯化物以及少数M、P的氯化物)它是化学沉积物 的主要来源。另一部分是SO2以胶体溶液形式被水带走。 3难溶物质——一些相对不活跃的Fe、A等元素残留 物在原地,形成褐铁矿、黏土矿和铝土矿 残积物一一岩石风化后在原地残留的物质称为残积物。 残积物的特征 产1成分主要为残留原地的碎屑物以及新形成的矿物。 為2岩石碎屑物质大小不均,角显著,结构松散,不具层理 3表面较平坦,底界起伏不平与基岩是过渡关系,具有垂直 征 分带性
4.3 风 化 作 用 的 产 物 （ 产 物 及 特 征 ） 第三节 风化作用的产物 一、风化产物及特征 1.碎屑物质——主要是物理风化作用的产物，也有一部 分是岩石在化学风化过程种完全分解的矿物碎屑。包括岩 石碎屑和矿物碎屑，是碎屑沉积物的重要来源。 2.溶解物质——是化学风化和生物风化作用的产物。一 部分是以溶液形式被水带走（K Na Ca Mg 等元素的碳酸盐 硫酸盐氯化物以及少数Mn、 P的氯化物）它是化学沉积物 的主要来源。另一部分是SiO2 以胶体溶液形式被水带走。 3.难溶物质——一些相对不活跃的Fe、 Al 等元素残留 物在原地，形成褐铁矿、黏土矿和铝土矿。 二、残积物——岩石风化后在原地残留的物质称为残积物。 残积物的特征： 3.表面较平坦，底界起伏不平与基岩是过渡关系，具有垂直 分带性。 1.成分主要为残留原地的碎屑物以及新形成的矿物。 2.岩石碎屑物质大小不均，棱角显著，结构松散，不具层理