风化作用.ppt

,第十章 风化作用,基本概念 风化作用指在地表或近地表的矿物和岩石，通过与大气、水及生物接触过程中产生物理、化学变化形成松散堆积物甚至土壤的全过程。,水沿裂隙下渗破坏岩石 连续岩层被破坏成孤峰 山坡脚的碎屑堆 风化的雕塑,风化作用的类型1）物理风化作用又称机械风化作用，是在地表或近地表条件下，岩石发生机械破碎而不改变其化学成分过程。2）化学风化作用指岩石发生化学变化而分解并产生新物质的过程。3）生物风化作用指生物对岩石的破坏作用。,第一节 风化作用的类型,一、物理风化作用方式1.矿物岩石的热胀冷缩（温差作用）,一方面，由于温差作用产生的热胀冷缩不同步，岩石的表层和内部之间产生张力作用。长期作用下，便产生裂缝，致使岩石碎裂。,另一方面，岩石由多种矿物组成，各个矿物的膨胀系数不同，并且比热不同，颜色深浅不一，接受热量不同，温度的反复变化就会引起差异性膨胀和收缩。这样就会破坏矿物之间的结合力，促使岩石碎裂。如:石英的膨胀系数为3110-6，正长石1710-6，普通角闪石为28.410-6。,2.水的冻融（冰劈作用）水结成冰体积可增大9.2岩石裂缝中的冰体会对周围岩石产生96MPa巨大压力，促使岩石裂缝扩大。白天冰融化，晚上冻结，长期的反复挤压将逐渐使裂缝扩大而导致岩石崩裂。常发生在高寒地区，尤其是温度在0度上下波动地区。,3.层裂（卸载）作用 深部的岩石处于上覆岩石的强大压力之下，一旦上覆岩石剥去，压力解除，岩石随之产生向上或向外的膨胀，形成平行于地面的层状裂隙。,4.盐分结晶的撑裂作用 若岩石裂隙被含盐溶液充填，其中的水分蒸发，盐类结晶，体积膨胀，对周围的裂缝壁产生巨大压力。此种作用可反复进行，使岩石崩裂。此种作用产见于干旱地区。,二、化学风化作用1.溶解作用水溶液溶解岩石的某些易溶成分，使岩石松软、破碎、崩解的过程。水作为溶剂,最易溶于水：卤化物和硫酸盐矿物其次：碳酸盐矿物最难溶于水：硅酸盐矿物,2.水化作用水与矿物接触后，水以分子的形式直接参见到矿物晶格中，形成含水矿物。水以分子形式参与 CaSO4+H2O CaSO4 2H2O 硬石膏吸附水变成石膏，体积膨胀约59，对周围岩石产生破坏。,3.水解作用水离解出的电离产物（OH或H+）进入晶格取代阴阳离子生成新的矿物。水以OH或H+参与反应 4AlSi308+6H20 Al4Si4O10OH8+8SiO2+4KOH 钾长石高岭石Al4Si4O10OH8+nH20 2Al2O3nH20+4SiO2+4H20 高岭石 铝土矿,4.碳酸化作用正长石常化学风化成高岭石：4KAlSi3O8+4H2O+CO2 正长石=2K2CO3+8SiO2+Al4Si4O10(OH)8 高岭石 CaCO3+CO2+H2O Ca(HCO3)2,5.氧化作用 地下一些元素低价化合物的矿物在地表富氧的条件下，转化为高价化合物，原有矿物解体，形成新矿物的过程。氧化作用尤其对金属矿物和含铁矿物的风化表现强烈。黄铁矿硫酸亚铁硫酸铁褐铁矿,铁帽寻找硫化物矿床的重要标志。,纪念碑被酸雨化学风化前后,生物风化作用,生物物理风化作用,生物化学风化作用,根劈、动物钻洞、挖土。人类活动,吸收矿物中某些元素分泌各种酸类溶解岩石微生物的分解作用生物遗体腐烂分解,三、生物风化作用,根劈作用,各种风化作用的关系,物理风化、化学风化、生物风化：同时发生、相互影响、互相促进,不同的自然条件下表现的风化类型的强弱、主次程度不同。自然界中影响风化的因素是综合起作用的。,第二节 影响风化作用的因素,影响风化作用的因素,气候,地形,岩石特征,一、气候 包括温度、降雨量和湿度，它们是控制风化作用的重要因素。,温度：一方面通过控制化学反应速度来控制化学风化作用的进行；另一方面又直接影响物理风化作用，如温差风化、冰劈作用。降雨量和湿度：是通过介质的温度变化、水溶液成分的变化、植被的生长来影响物理、化学和生物的风化作用。,不同气候带风化作用的强度和深度,两极及高寒地区物理风化作用为主（冰劈作用盛行），产物以岩石碎屑为主。干旱的沙漠地带物理风化作用为主（温差风化、盐类的结晶与潮解作用），产物以岩石碎屑为主。低纬度炎热潮湿气候区化学风化和生物风化作用显著，矿物分解彻底，产物以大量残留粘土为主(是形成风化矿产铝土矿的最有力条件),二、地形地形对风化作用的影响表现在三个方面：地势的高度（引起气候的局部变化）地势的起伏（影响地下水水位、植被发育和风化产物的保存）山坡的方向（阳坡与阴坡）,三、岩石特征1.岩石成分,出露地表的三大岩类抵抗风化的能力不同岩石形成环境与地表环境差别越大抗风化能力越弱(易风化)沉积岩 变质岩/岩浆岩 沉积岩：（碎屑岩 化学岩和生物岩）变质岩：（浅变质 深变质）岩浆岩：（酸性岩 基性岩）,花岗岩,石灰岩,橄榄石 辉石 基性斜长石(钙）角闪石 中性斜长石黑云母 酸性斜长石（钠）,连续系列,钾长石 白云母 石 英,不连续系列,矿物析出顺序,抗风化能力增强,2.岩石的结构、构造组成岩石的矿物粒径、分选及胶结程度。3.地质构造岩石中的裂隙使岩石与水溶液、空气的接触面积增大，增强水溶液的流通性，从而促进风化作用进行。,砂岩风化地貌,球形风化的发育过程(a)岩石中产生节理(b)球形风化初期（c）球形风化晚期,解理发育状况,节理与球形风化,花岗岩风化地貌,差 异风 化,差 异 风 化,第三节 风化作用的产物,一、风化产物类型1、碎屑物质：岩石碎屑和矿物碎屑特点：大小混杂，棱角明显，层次不清，岩屑成分和原岩相同。,2、溶解物质：溶于水可迁移物质主要包括：易于搬运的钾、钠、钙、镁的碳酸盐、硫酸盐、氯化物较易淋失的SiO2、Fe(OH)3、Al(OH)3胶体3、难溶物质 相对不活泼的铁、铝等元素在原地残留下来，形成褐铁矿、铝土矿、粘土矿物等。,二、残积物,残积物：岩石风化后在原地残留的物质（主要是物理风化和化学风化的产物）。其结构松散，碎屑往往大小不均，棱角显著。常具假层理。,三、风化壳 风化的产物呈不连续的薄壳覆盖在基岩上，称风化壳。包括残积物及其上覆的土壤。,风化壳具有垂直分带性：（1）土壤：颜色较深，质细且疏松，富含腐殖质，混有植物根系（2）残积层：极疏松易碎，除石英外，其它矿物大部分已风化。（3）半风化岩石：岩石的结构和构造大致保存，但多裂隙，用手捏之易碎。石英未变化，部分矿物已风化。（4）基岩（未风化岩石）,地史时期的风化壳，未剥蚀掉而被较新的岩层覆盖保留下来。如华北 O2 C2的界面常发育铝土矿层，正是古风化壳的表现。,古风化壳,有机质层,淋滤层,淀积层,母质层,四、土壤土壤指含有腐殖质、矿物质、空气和水的松散堆积物质。,腐殖质生物、微生物遗体在风化产物中不断聚集腐烂后变成的，其存在与否是土壤与其它松散堆积物的主要不同点矿物质由风化过程中形成和残存的各种粘土矿物及石英、长石、角闪石、云母等组成,Thank You!,