第四章風(fēng)化作用

1、第4章 風(fēng)化作用由自然動(dòng)力引起地殼的物質(zhì)組成、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和地表形態(tài)發(fā)生變化和發(fā)展的作用稱(chēng)為地質(zhì)作用 。按動(dòng)力來(lái)源分為：內(nèi)力地質(zhì)作用和外力地質(zhì)作用地質(zhì)作用內(nèi)力地質(zhì)作用外力地質(zhì)作用地殼作用巖漿作用變質(zhì)作用地震作用風(fēng)化作用水流地質(zhì)作用冰川地質(zhì)作用風(fēng)的地質(zhì)作用2/28物理風(fēng)化作用化學(xué)風(fēng)化作用生物風(fēng)化作用地表水作用地下水作用地殼運(yùn)動(dòng)巖漿作用變質(zhì)作用地震作用內(nèi)力地質(zhì)作用：由地球內(nèi)部的能（旋轉(zhuǎn)能、重力能、輻射熱能）引起。內(nèi)力地質(zhì)作用地殼運(yùn)動(dòng)：水平和升降運(yùn)動(dòng)。巖漿作用：巖漿形成、運(yùn) 動(dòng) 、 演化、冷凝。變質(zhì)作用：在高溫、高壓并有化學(xué)物質(zhì)參與下，巖石發(fā)生成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造的變化地震作用地內(nèi)機(jī)械能突然釋放，以彈性波的形

2、式傳播到地表引起猛烈沖擊各種內(nèi)力地質(zhì)作用是相互關(guān)連的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成斷裂，引起地震，并為巖漿活動(dòng)創(chuàng)造通道。構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和巖漿活動(dòng)引起變質(zhì)作用。地殼運(yùn)動(dòng)在內(nèi)力地質(zhì)作用中起主導(dǎo)地位。外力地質(zhì)作用：由太陽(yáng)輻射能引起，產(chǎn)生大氣環(huán)流，形成水的循環(huán)，動(dòng)植物生長(zhǎng)，在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中改造地表.外力地質(zhì)作用的營(yíng)力：河流的侵蝕；地下水的潛蝕；風(fēng)的吹蝕；冰川的刨蝕；湖泊海洋的沖蝕等。河流的侵蝕地下水的潛蝕風(fēng)的吹蝕冰川的刨蝕湖泊海洋的沖蝕一般按風(fēng)化剝蝕搬運(yùn)沉積硬結(jié)成巖的程序進(jìn)行風(fēng)化：在地表環(huán)境下，由于大氣、水、生物等作用，巖石在原地分解和破壞。剝蝕：各種地質(zhì)營(yíng)力，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中對(duì)地表巖石產(chǎn)生破壞，并把破碎分解了的產(chǎn)物剝離原地。一、

3、風(fēng)化作用一、風(fēng)化作用在地表?xiàng)l件下，自然界的巖石受大氣、水、生物在地表?xiàng)l件下，自然界的巖石受大氣、水、生物等因素影響，在原地發(fā)生機(jī)械崩解或化學(xué)分解，形等因素影響，在原地發(fā)生機(jī)械崩解或化學(xué)分解，形成松散堆積物的過(guò)程。成松散堆積物的過(guò)程。（一）風(fēng)化類(lèi)型：物理風(fēng)化、化學(xué)風(fēng)化、生物風(fēng)化1）物理風(fēng)化冰劈作用 鹽類(lèi)結(jié)晶脹裂作用一、風(fēng)化作用一、風(fēng)化作用球狀風(fēng)化圖解剝離作用花崗巖球狀風(fēng)化攝于三峽工程工區(qū)攝于三峽工程工區(qū)2)化學(xué)風(fēng)化溶解作用：可溶性巖石被水溶解。水化作用：水分子進(jìn)入吸水礦物的結(jié)晶格架中。氧化作用：低價(jià)化合物變?yōu)楦邇r(jià)。巖石中的某些礦物與大氣或水中的氧化合形成新礦物，稱(chēng)為氧化作用碳酸化作用：水中含有c

4、o2時(shí)使水解作用加劇。水中的碳酸根離子與礦物中的陽(yáng)離子化合，形成易溶于水的碳酸鹽3）生物風(fēng)化生物物理風(fēng)化-根劈作用生物化學(xué)風(fēng)化-遺體新陳代謝產(chǎn)生有機(jī)酸 巖性-成因、礦物成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造 地質(zhì)構(gòu)造 氣候 地形 地下水（二）影響巖石風(fēng)化的因素：一、風(fēng)化作用一、風(fēng)化作用巖石的成因反映了它生成時(shí)的環(huán)境和條件。如果巖石的生成環(huán)境和條件與目前地表接近，則巖石抗風(fēng)化能力強(qiáng)，相反就容易風(fēng)化。如巖漿巖中噴出巖、淺成巖、深成巖抗風(fēng)化能力依次減弱，一般情況下沉積巖比巖漿巖和變質(zhì)巖抗風(fēng)化能力強(qiáng)。一般來(lái)說(shuō)，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)的巖石抗風(fēng)化能力強(qiáng)，其次細(xì)粒顯晶結(jié)構(gòu)比粗粒結(jié)構(gòu)巖石抗風(fēng)化能力強(qiáng)，等粒結(jié)構(gòu)比斑狀結(jié)構(gòu)抗風(fēng)化能力強(qiáng)。從構(gòu)造上

5、看，致密塊狀構(gòu)造的巖石比層理、片理發(fā)育的巖石抗風(fēng)化能力強(qiáng)。巖石中的礦物成分不同，其結(jié)晶格架和化學(xué)活潑性也不同。常見(jiàn)造巖礦物的抗風(fēng)化能力由強(qiáng)到弱的順序是石英、正長(zhǎng)石、酸性斜長(zhǎng)石、角閃石、輝石、基性斜長(zhǎng)石、黑云母、黃鐵礦。從礦物顏色來(lái)看，深色礦物風(fēng)化快，淺色礦物風(fēng)化慢。對(duì)碎屑巖和粘土巖來(lái)說(shuō)，抗風(fēng)化能力主要還取決于膠結(jié)物，硅質(zhì)膠結(jié)、鈣質(zhì)膠結(jié)、泥質(zhì)膠結(jié)的抗風(fēng)化能力依次降低。地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育的巖石，節(jié)理裂隙發(fā)育，易于風(fēng)化破碎，為空氣、水進(jìn)入巖石內(nèi)部提供了條件，更易于化學(xué)風(fēng)化。因此，褶曲軸部、斷層破碎帶的巖石風(fēng)化程度較高。不同的氣候區(qū)，氣溫、降水和生物繁殖都會(huì)有顯著不同，所以巖石的風(fēng)化類(lèi)型和特點(diǎn)也有明顯的差別

6、。寒冷的極地和高山區(qū)，以物理風(fēng)化為主；在熱帶濕潤(rùn)氣候區(qū)各種風(fēng)化類(lèi)型都有，但化學(xué)風(fēng)化和生物風(fēng)化較顯著。我國(guó)干旱的西北地區(qū)以物理風(fēng)化為主，而潮濕多雨的南方則各種風(fēng)化都有，且化學(xué)風(fēng)化較突出。在地表?xiàng)l件下，溫度增加10化學(xué)作用增強(qiáng)一倍。速與未風(fēng)化巖體縱波波速的比值。一、風(fēng)化作用一、風(fēng)化作用（三）風(fēng)化程度的分帶（三）風(fēng)化程度的分帶巖石風(fēng)化后工程性質(zhì)變壞，巖石風(fēng)化程度越嚴(yán)重，其強(qiáng)度損失越大。合理確定巖石的風(fēng)化程度，對(duì)工程設(shè)計(jì)、施工等有重要意義。目前巖石風(fēng)化程度的分帶，主要根據(jù)野外鑒定特征和風(fēng)化因數(shù)、波速比、縱波速度來(lái)確定，見(jiàn)教材表4一7風(fēng)化因數(shù)（kf）是同一巖體中風(fēng)化巖石的單軸飽和抗壓強(qiáng)度與未風(fēng)化巖石的單

7、軸飽和抗壓強(qiáng)度的比值。波速比（kp）是同一巖體中風(fēng)化巖體的縱波波風(fēng)化殼垂直剖面巖石的風(fēng)化是由表及里的，由地表往下風(fēng)化作用的影響逐漸減弱以至消失。根據(jù)巖石中礦物成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、堅(jiān)固性及破碎性等，把風(fēng)化巖層自上下分為以下五個(gè)檔次：全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化、中等風(fēng)化、微風(fēng)化、未風(fēng)化巖石風(fēng)化程度劃分：巖石風(fēng)化程度劃分：建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范GBJ789的劃分方案：強(qiáng)、中、微風(fēng)化帶巖土工程勘察規(guī)范GBJ5002194的劃分方案：全、強(qiáng)、弱、微風(fēng)化帶巖石風(fēng)化分帶的依據(jù)：顏色與光澤、礦物變異、破碎程度、強(qiáng)度變化和可鉆性。風(fēng)化程度特征強(qiáng)風(fēng)化1.結(jié)構(gòu)和構(gòu)造層理不甚清晰，礦物成分已顯著變化。2.巖體被節(jié)理、裂隙分割成碎石狀

8、（220cm）,碎石用手可以折斷。3.用鎬可以挖掘，手搖鉆不易鉆進(jìn)。中等風(fēng)化4.結(jié)構(gòu)和構(gòu)造層理清晰5.巖體被節(jié)理、裂隙分割成塊狀（2050cm）,6.用鎬難挖掘，巖芯鉆方可鉆進(jìn)。微風(fēng)化巖質(zhì)新鮮，表面稍有風(fēng)化跡象。巖石風(fēng)化程度劃分表（GBJ789）裂隙中填充少量風(fēng)化物，錘擊聲脆，且不易擊碎?；◢弾r全、強(qiáng)中風(fēng)化帶攝自三峽工程左岸永久船閘邊坡風(fēng)化分帶的意義：選取工程建基面。直接影響工程選址布局、巖土體穩(wěn)定、地基處理、施工方法和工程造價(jià)。巖石風(fēng)化的治理方法:1.挖除2.防治:1)覆蓋防止風(fēng)化營(yíng)力入侵的材料;2)灌注膠結(jié)和防水的材料;3)整平地區(qū),加強(qiáng)排水;4)預(yù)留基坑高程,分段開(kāi)挖,快速回填; 物理風(fēng)化(physical weathering )鹽類(lèi)結(jié)晶脹裂作用剝離作用冰劈作用球狀風(fēng)化圖解剝離作用化學(xué)風(fēng)化化學(xué)風(fēng)化(chemical weathering)溶解作用：可溶性巖石被水溶解。水化作用：水分子進(jìn)入吸水礦物的結(jié)晶格架中。水解作用：礦物與水作用后形成氫氧化物。硅酸鹽礦物主要通過(guò)此方式破壞。氧化作用：低價(jià)化合物變?yōu)楦邇r(jià)。碳酸化作用：水中含有co2時(shí)使水