風(fēng)化作用課件

1、第十二章 風(fēng)化作用 第十二章 風(fēng)化作用 Weathering 第一節(jié) 風(fēng)化作用的類型風(fēng)化作用的定義：風(fēng)化作用（weathering)是指地表或接近地表的堅(jiān)硬巖石、礦物與大氣、水及生物接觸過程中產(chǎn)生物理、化學(xué)變化而在原地形成松散堆積物的全過程 。根據(jù)風(fēng)化作用的因素和性質(zhì)可將其分為三種類型：物理風(fēng)化作用、化學(xué)風(fēng)化作用、生物風(fēng)化作用。一物理風(fēng)化1.定義：地表巖石在外力（大氣、水、生物）作用下發(fā)生的機(jī)械破碎作用而不改變其化學(xué)成分的過程稱物理風(fēng)化作用。2.特征:機(jī)械風(fēng)化與破碎不能改變化學(xué)成分,不會(huì)形成新礦物溫差大的沙漠、戈壁及干寒地區(qū)表現(xiàn)明顯二化學(xué)風(fēng)化作用定義:在地表或接近地表的條件下，巖石礦物在原地發(fā)

2、生化學(xué)變化并可產(chǎn)生新礦物的過程叫化學(xué)風(fēng)化作用。2.特征:不僅破壞巖石，而且使其化學(xué)成分變化、并形成新礦物。 化學(xué)風(fēng)化作用的主要因素是氧和水溶液。最終產(chǎn)物只有少數(shù)幾種，如殘余紅土、殘余高嶺石、石英等。溫濕的南方地區(qū)表現(xiàn)明顯。三生物風(fēng)化作用1.定義:生物活動(dòng)引起的巖石物理與化學(xué)變化2.特征：包括物理與化學(xué)變化。通過植物的根劈作用和鉆孔生物進(jìn)行生物物理風(fēng)化作用，通過有機(jī)酸和二氧化碳進(jìn)行生物化學(xué)風(fēng)化作用。微生物的化學(xué)風(fēng)化作用可以非常強(qiáng)烈，有些可以用來采礦（微生物采礦）。 第二節(jié) 風(fēng)化作用的方式物理風(fēng)化的四種方式(1)熱漲冷縮方式（溫差大的沙漠、戈壁） 巖石里外受熱不一致,在表面溫度大于50 度時(shí)，就會(huì)

3、產(chǎn)生鱗片狀層層剝落。 礦物的膨脹系數(shù)不同，石英3110-6，長(zhǎng) 石1710-6，使內(nèi)部構(gòu)造破壞,完整的巖石 不斷松散破碎。 晝夜溫差大于季節(jié)性溫差時(shí),物理風(fēng)化的 表現(xiàn)就特別明顯. 夏季新疆沙漠地區(qū)、冰達(dá)坂的實(shí)例(晝夜溫差達(dá)60-70多度).砂巖的柱狀風(fēng)化(2)冰劈作用(干寒區(qū)) 巖石裂隙中的水結(jié)冰后體積會(huì)增大，達(dá) 到一定限度后巖石就會(huì)崩解滾落。 條件：a.巖石有貫通的空隙，可使水滲入 并流動(dòng)（封閉空隙如氣孔不行）； b.有足夠的水分； c.溫度常在冰點(diǎn)上下波動(dòng)。 干寒區(qū)（烏市）的馬路、道路與經(jīng)濟(jì)發(fā)展 層裂或卸載作用fracture & unloading 深部巖石上升減壓會(huì)造成向上或向外的膨漲

4、,產(chǎn)生與地面平行的膨脹節(jié)理.這種現(xiàn)象稱層裂或卸載作用。黃山?jīng)]有層理的花崗巖區(qū);新疆凝灰?guī)r地區(qū);南方采石場(chǎng)。席理構(gòu)造：由卸載作用產(chǎn)生的裂隙以平行或近平行地表者最為發(fā)育，常呈大片層層剝落，故稱席理構(gòu)造。 鹽分結(jié)晶撐裂作用巖石中多含鹽類,這些鹽分在晚上因吸收大氣水分會(huì)潮解,并滲入巖石內(nèi)部，溶解所經(jīng)巖石中鹽分。白天烈日照曬,使地下水沿巖石裂隙上升蒸發(fā), 巖石中鹽分飽和結(jié)晶、撐裂巖石。 如此反復(fù),使巖石崩解。 發(fā)生在蒸發(fā)量大于降水量的半干旱地區(qū)。（哈密） 二、化學(xué)風(fēng)化五種方式(1)溶解作用 水溶液溶解巖石的某些易溶成分，使巖石松軟、破碎、崩解的過程。 易溶物質(zhì)的流失將導(dǎo)致巖石空隙加大,硬度減少，易于破碎

5、。 大多數(shù)礦物可溶解于水，但溶解度不同。 每公斤25度的純水中，可溶解：1/340g云母,1/115g滑石,1.5/100g方解石,2.1g硬石膏,320g巖鹽 影響溶解度的因素：溫度、壓力、PH值。 水化作用指水與礦物接觸后，水以分子的形式直接參與到礦物的晶格中，從而形成新的含水礦物的過程。 硬度降低：含水礦物的硬度一般低于原來的無水礦物，削弱巖石的抗風(fēng)化能力。體積膨脹：擠壓圍巖，促進(jìn)物理風(fēng)化。 水解作用 弱酸強(qiáng)堿鹽或強(qiáng)酸弱堿鹽,遇水會(huì)解離成帶不同電荷的離子，這些離子分別與水中的H+、OH-發(fā)生反應(yīng)，形成含OH-的新礦物，稱為水解。與水反應(yīng)引起自身分解形成新礦物的過程稱水解作用。 水解：鉀長(zhǎng)

6、石高嶺土(富集)+SiO2(帶走)+K(OH)(帶走) 進(jìn)一步水解：高嶺土鋁土礦(耐火材料富集)+SiO2(帶走)碳酸化作用 含CO2的水溶液和某些礦物中K、Na、Ca等金屬陽離子結(jié)合,可形成隨水遷移的碳酸鹽礦物。如 鉀長(zhǎng)石+H2O+CO2高嶺土（富集）+8SiO2+2K2CO3斜長(zhǎng)石易碳酸化,可使很硬的花崗巖被瓦解！碳酸鉀有利于植物生長(zhǎng),因而花崗巖地區(qū)(富 長(zhǎng)石)植被發(fā)育。 氧化作用 礦物被氧化后可形成新礦物；在地表富氧條件下某些礦物中的元素可從低價(jià)變?yōu)楦邇r(jià)。 如 黃鐵礦或磁鐵礦褐鐵礦（見P138）松散褐鐵礦及反應(yīng)中產(chǎn)生的硫酸,導(dǎo)致巖石破壞。地表褐鐵礦常是地下大礦的表層標(biāo)志,稱為鐵帽。含黃鐵

7、礦較多的巖石不宜作建筑、裝潢材料。暗色礦物黑云母、角閃石含量高的花崗巖，容易風(fēng)化，不是好的建筑材料。 淋濾風(fēng)化：孔洞狀?yuàn)W陶紀(jì)灰?guī)r（玉山，唐朋攝）云南元謀：土林化學(xué)風(fēng)化-褐鐵礦暈圈 三生物風(fēng)化1. 植物的根劈作用蘇州天平山花崗巖中的根劈、天山雪蓮的根劈snow lotus2. 生物分泌的有機(jī)酸3.生物腐爛分解的有機(jī)酸人類對(duì)風(fēng)化作用的促進(jìn)：礦山濫采和爆破、長(zhǎng)江沿岸化工廠的污水排放，導(dǎo)致環(huán)境污染，嚴(yán)重危害人類生存條件，同時(shí)也對(duì)巖石起著破壞改造作用。 第三節(jié)影響風(fēng)化作用的因素一氣候 北方:花崗巖(低山、圓滑的山頭);灰?guī)r(高山)南方:花崗巖(高山峻嶺),灰?guī)r(低山溶洞)二地形 高度(高易遭風(fēng)化),起伏

8、(易帶走風(fēng)化物), 坡向(南坡易風(fēng)化）三巖石性質(zhì)1成分：?jiǎn)蔚V物巖石抗風(fēng)化強(qiáng)，如石英,膨脹、 收縮系數(shù)相同；2早結(jié)晶者易風(fēng)化：火成巖中礦物的風(fēng)化能力 與鮑曼反應(yīng)系列中的晶出順序一致。3結(jié)構(gòu) 疏松的結(jié)構(gòu)易風(fēng)化(雨花臺(tái)礫石層); 堅(jiān)硬的巖石抗風(fēng)化力強(qiáng)(硅化帶)。4節(jié)理發(fā)育者易風(fēng)化: 試劍石、石桌(蘇州 虎丘），鯽魚背（黃山）四、球狀風(fēng)化 節(jié)理包圍的碎塊，在化學(xué)風(fēng)化（水溶液）、物理風(fēng)化（溫度變化）下，棱角消失，圓化成球狀；以化學(xué)風(fēng)化為主。 花崗巖、閃長(zhǎng)巖、輝長(zhǎng)巖、厚層砂巖,塊狀、等粒巖石易形成球狀風(fēng)化;與結(jié)核的區(qū)別是成分是否一致。 第四節(jié) 風(fēng)化作用的產(chǎn)物一風(fēng)化產(chǎn)物的類型 1.不同的巖石有不同的風(fēng)化產(chǎn)物

9、 2.風(fēng)化產(chǎn)物構(gòu)成 a.碎屑:機(jī)械風(fēng)化的碎塊 b.易溶物質(zhì)：Ka，Na，Ca，Mg c. 難溶物質(zhì)：Fe，Al 3.研究風(fēng)化產(chǎn)物的目的: 推測(cè)母巖的性質(zhì)、 尋找原生礦體Au,Cu,Ni等.二殘積物：巖石風(fēng)化后殘留原地的物質(zhì),以風(fēng)化殼為標(biāo)志。1.基巖上由風(fēng)化產(chǎn)物組成的不連續(xù)的薄層叫風(fēng) 化殼。2.典型特征：沒有層理、底界起伏、結(jié)構(gòu)松散， 代表不整合面(造山事件結(jié)束)。3.風(fēng)化殼典型剖面:土壤(粘土、細(xì)小石英顆 粒、植物的根)殘積物半風(fēng)化巖 基巖4. 五種氣候帶的風(fēng)化殼類型：寒帶（碎屑型）、溫帶（硅鋁粘土型）、亞熱帶（富硅鋁即紅土型）、熱帶（硅鋁-碳酸鹽型）、干熱帶（硅鋁氯化物、硫酸鹽型）. 古風(fēng)化殼能幫助恢復(fù)古氣候和尋找地下水。 本章