下篇第一章风化作用与坡地重力地貌06813.pptVIP

下篇地 貌 学 第一节 风化作用与风化壳 一、风化作用 （一）概念 （二）实质 地下深处的岩石在出露或接近地表后，为适应地表常 温常压的新环境，必然发生的一种变化过程。 （三）分类 通常分为物理风化、化学风化、生物风化 1、物理风化 概念：岩石发生物理疏松崩解等机械破坏的过程，一般不引起化学成分的改变，以温度变化为主要影响因素，破坏只使岩石由大块变为小块，再变成细沙，细粉，最后变成岩土。 引起物理风化的主要原因有： （1）岩石卸荷释重引起的剥离作用：形成于地壳深处的岩石，后来受到地壳抬升，释放了原来受压的应力，由此引起岩体膨胀，当膨胀超过弹性限度，岩石就发生破裂。 在花岗岩分布地区由于岩石完整，物质均匀，破裂面少，因而这种原因引起的物理风化最常见。 （2）外来晶体的挤压作用（ 又称冰劈或冰楔作用，如图） （3）因温度变化引起岩石体积发生膨胀与收缩作用（右图）： 左边揭示了风化的原因，侧重了温度变化对岩石的破坏作用； 右边显示了风化的过程。 2、化学风化 （1）概念 位于地表的岩石矿物在水、大气、生物的相互作用下，发生氧化、溶解、水解、水化等一系列化学反应，因而改变了岩石的物理性质和化学成分，甚至形成新的矿物，破坏岩石原来的结构，使岩石疏松甚至逐渐变成松散的土层。 （2）影响因素： 水：地表化学风化过程中最活跃的因素 大气：氧气、二氧化碳 温度：影响化学风化进行的速度 （3）分类 化学风化分溶解、水解、水化、氧化、碳酸盐化、生物化学风化等。 ①溶解：水对矿物直接溶解 作用：增加岩石孔隙，破坏岩石结构，削弱岩石抗风化能力，有利于物理风化作用进行。 ②水解：矿物与水发生反应而分解 一些弱酸强碱或强酸弱碱的岩类矿物离解，和水中游离的H+和OH—结合产生新矿物。 陆壳中的花岗岩分布最广，所以，长石（花岗岩主要成分之一）水解也最普遍（如下式）。 ③水化： 水与一些不含水的矿物相结合，水参与到矿物晶格中，并改变其分子结构，形成新矿物（如下式）。 CaSO4（硬石膏）+2H2O → CaSO4·2H2O （石膏） 水化作用的结果是改变矿物物理性质：硬度下降，密度减小，体积增大，有利于物理风化进一步进行 。 ④碳酸盐化作用（在石灰岩地区最明显） 碳酸与岩石中的金属离子发生反应形成碳酸盐化作用（如下式） 。 CaCO3+H2O+CO2 → Ca(HCO3)2 方解石 重碳酸钙 ⑤氧化作用： 氧是强烈的氧化剂，常通过空气和水中的游离氧进行氧化作用。 氧化作用随温度上升而加剧。 许多变价元素在地下缺氧条件常形成低价元素的矿物，出露地表后，在氧化环境下易氧化为高价元素的新矿物，以适应新环境。易氧化的元素多为金属元素，尤其是铁。 ⑥生物化学风化作用： 生物新陈代谢过程中分泌出各种化合物，例如：碳酸、硝酸、有机酸等。它们对岩石起强烈的腐蚀作用，甚至在岩石表面溶蚀成许多根的印痕。生物化学风化中的微生物作用尤为重要，事实上，矿物的氧化、还原作用都是在微生物参与下进行的。 （四）风化作用小结 1、风化作用总的结果 削弱破坏岩石颗粒间的连接，形成、扩大岩体裂隙，降低断面的粗糙程度，产生次生粘土矿物等，从而降低岩体的强度和稳定性。 2、各种风化作用关系 （1）区别 物理风化只机械破坏物理性质（由大变小），不改变化学性质，不产生新矿物；化学风化发生化学反应，改变化学成分，产生新矿物。 （2）联系 物理风化是基础和先导；化学风化反过来促进物理风化的进行和深入，由于岩性、构造、气候、流水等条件不同，同一地点风化程度不完全相同，产生差异风化现象。 二、风化壳 （一）概念 风化作用对岩石的破坏首先从地表开始，逐渐向地壳内部深入，正常情况下，愈接近地表的岩石风化程度越深，向深处则风化程度越低，直至过渡到不受风化（新鲜岩石），这样在地壳表层形成一个由风化岩石构成的层，一般称为风化壳。 （二）垂直分带性 根据风化程度、风化特征以及其物理力学特性的不同，可将风化壳自下而上划分为4个带，如右图： ①新鲜未风化的岩层 ②风化裂隙和块石带 ③风化碎石带 ④土壤层、风化土层 各风化带之间都是