地貌学 第三节 风化作用与重力地貌.ppt

第五章地貌学第三节风化作用与重力地貌一、风化作用2、风化作用的类型（1）物理风化(physicalweathering)化学风化指岩石表面在水、氧、二氧化碳、有机酸等作用下产生溶解、结晶、水化、水解，碳酸化和氧化等一系列复杂的化学变化。在强烈的化学作用下，不仅岩石的结构成分受破坏变成松散的土层，而且矿物成分也发生变化。生物风化指生物在其生长和分解过程中，使岩石矿物受到物理和化学作用。生物的物理风化作用包括植物根系发育(树根发育可对围岩产生10--15千克每平方厘米的作用力)，动物如蚯蚓、田鼠和蚂蚁等挖掘洞穴，使岩石矿物遭受机械破坏。生物在矿物遭受破坏的过程中，一方面从岩石矿物中吸取养分，另一方面也分泌出各种酸，如碳酸、硝酸和各种有机酸等，对岩石矿物进行强烈化学分解，即产生生物化学风化作用。三种风化作用在自然界往往不是单独进行的，而是同时交替进行。至于一个地区、—个时期以哪种作用为主，则取决于具体的气候条件，如高山高纬地区以物理风化为主，湿热地区以化学风化为主，如果该地区植物繁密，则生物风化作用亦占重要地位。(1)气候因素

气候对风化的影响主要通过气温和降水量来实现。气温年较差和日较差大，·有利于物理风化作用的进行。气温的高低对矿物的溶解度、水溶液的浓度和化学反应速度等有很大影响。降雨量的多寡除影响地面冲刷外，对化学风化和生物风化起重要作用，因此不同气候带的风化作用有明显差异。①极地和高山地带：终年温度在0℃以下，以冻融作用为主，化学作用缓慢，故长期处于物理风化阶段。

②干旱荒漠地带：日照强，温度日较差大，年降水量小于250毫米，蒸发量大于降水量。在这种情况下，化学风化除氧化外，溶解和水化学作用也有发生，但氯化物和硫酸盐不能全部被淋溶，故仍处于物理风化为主的阶段。③半干旱草原地带：日照强，年降水量250--500毫米，蒸发量大于降水量。物理风化作用强，而化学风化作用亦较活跃。氯化物和硫酸盐等大部分被淋溶，钙镁盐类则相对富集，形成钙积层，故处于富钙阶段。

④半湿润森林草原地带：年降水500--750毫米，蒸发量与降水量大致相等。以化学风化为主，处于富钙或富硅铝两阶段之间。⑤温湿地带：年降水量750--1000毫米，降水量大于蒸发量，处于化学风化为主的中期阶段，形成富硅铝残积物。

⑥湿热地带：年降水量大于1000毫米，终年高温，有利于化学风化作用迅速进行。高温加速水解作用，多雨增大化学风化效能，同时高温多雨使植物繁茂，各种有机酸及细菌作用活跃，生物风化作用也得到加强。长期处于富铝阶段，发育很厚的(可达200米以上)红色风化壳。坡度、高度和切割程度的不同，使风化的深度、厚度和强度有所差别。缓坡上的风化强度和深度比陡坡强。不同坡向和不同高度通过温度、水湿条件差异，间接地影响风化。地形切割程度不同，不仅使地表和地下水的循环条件不一样，而且造成小气候差异，对化学和物理风化的进行有显著的影响。

岩石的矿物成分、结构、构造都直接影响风化作用。岩石的抗风化能力取决于组成岩石的旷物成分，而各种矿物对化学风化的抵抗能力，即它们的相对稳定性差别很大(表3-1)。表3-1化学风化对造岩矿物的相对稳定性硅酸盐类的造岩矿物风化过程：
钾长石→绢云母→水云母→高岭石。
辉石、角闪石→绿泥石→水绿泥石→蒙脱石→多水高岭石→高岭石。
黑云母→蛭石→蒙脱石→高岭石。
白云母→水云母→贝得石→蒙脱石→多水高岭石→高岭石。
石英(部分)→硅酸→石髓→次生石英。
在适宜的气候条件下，高岭石进一步分解成铝土矿和石髓等，而辉石、角闪石、黑云母还分解成褐铁矿和针铁矿等。花岗岩含有较多的石英和长石，即含有较多的硅铝元素，而含钙量很少，可较快地进入硅铝化阶段，容易形成富含石英和高岭土的风化壳。
玄武岩含钙多，因此碳酸盐化阶段较长，碳酸钙的白色薄膜可包裹岩石碎屑。
橄榄石等超基性岩，含铁量高，形成含褐铁矿和针铁矿等风化壳，此即残积铁矿，在一定的条件下还可形成残积镍矿。
砂岩含硅多，形成石英砂，蛋白石等风化壳。
页岩、板岩为不含碳酸盐的粘土质岩石，形成粘土风化壳。
石灰岩、泥灰岩和白云岩等含碳酸盐的岩石，易受化学风化和溶解，当可溶解的碳酸钙被带走后，余下杂质则形成残积层，一般为黄色或红褐色塑性相当大的粘土，只有在其下部才有石灰岩碎屑。岩石的矿物结构也影响风化作用，由粗粒结构矿物组成的岩石比细粒的容易风化。粒度差异大的比等粒矿物组成的岩石容易风化。致密等粒矿物组成的岩石，如花岗岩和玄武岩具有三组相互直交的原生节理，易形成球状风化及层层剥离现象。球状风化⑴、风化带
地壳最上部发生风化作用的地带。风化带的深度由于风化作用的因素、方式和强度的不同而不同，从地表向地下依次出现全风化带、强风化带和弱风化带。风化作用使地球表面和接近地表的岩石圈遭受物理破坏和化学分解，有的仅在结构上发生变