普通地质学风化作用.ppt

普通地质学 南京大学地球科学系 舒良树 第十章第十章 风化作用风化作用 第十章 风化作用 Weathering ●停留原地的风化为离开原地的剥蚀创造了条件， 为去伪存真恢复变形地壳的原貌提供科学依据 ●若无风化会带来一系列麻烦 第一节 风化作用的类型 一．物理风化 1.定义：地表岩石在外力（大气、水、生物）作用 下发生的机械破碎作用或化学分解作用 2.特征:●机械风化与破碎 ●不能改变化学成分,不会形成新矿物 ●温差大的沙漠、戈壁及干寒地区表现明显 2. 物理风化四方式 (1)热涨冷缩方式（温差大的沙漠、戈壁） ● 岩石里外受热不一致,在表面温度大于50 度时，就会产生鳞片状层层剥落 ● 矿物的膨胀系数不同，石英3110-6，长 石1710-6，使内部构造破坏,完整的岩石 不断松散破碎 ● 昼夜温差大于季节性温差时,物理风化的 表现就特别明显. ★ 夏季新疆沙漠地区、冰达坂的实例(昼夜 温差达60-70多度). 花岗岩风化外貌-黄山云海（红楼梦顽石 ） 砂岩的柱状风化 大自然的神来之笔 花岗岩风化地貌 摇摆石(砂岩) 砂岩的差异风化 物理风化滚石坡物理风化滚石坡 （一号冰川，（一号冰川，4044m4044m）） (2)冰劈作用(干寒区) ● 岩石裂隙中的水结冰后体积会增大，达 到一定限度后岩石就会崩解滚落。

● 条件：a.岩石有贯通的空隙，可使水渗入 并流动（封闭空隙如气孔不行）； b.有足够的水分； c.温度常在冰点上下波动 ★ 干寒区（乌市）的马路、道路与经济发展 ⑶ 层裂或卸载作用fracture 新疆凝灰岩地区; 南方采石场 ⑷ 盐分结晶撑裂作用 ●岩石中多含盐类,这些盐分在晚上因吸收大气水分 会潮解,并渗入岩石内部，溶解所经岩石中盐分白 天烈日照晒,使地下水沿岩石裂隙上升蒸发, 岩石中 盐分饱和结晶、撑裂岩石 ●如此反复,使岩石崩解 ●发生在蒸发量大于降水量的半干旱地区哈密） 物理风化：草地鼓包(哈密) 二．化学风化作用 1. 特征: ●不仅破坏岩石，而且使其化学成分变化、并形成 新矿物 ●岩石在水、氧、二氧化碳作用下,产生化学分解 ●温湿的南方地区表现明显 2. 化学风化五种方式 (1)溶解作用 使矿物发生部分溶解分化的作用 ● 易溶物质的流失将导致岩石空隙加大,加速剥蚀 ● 大多数矿物可溶解于水，但溶解度不同 每公斤25度的纯水中，可溶解： 1/340g云母,1/115g滑石,1.5/100g方解石,2.1g硬石膏,320g岩盐 ● 影响溶解度的因素：温度、压力、PH值。

苏州天平山一线天 ⑵ 水化作用 ● 矿物加水会形成含水矿物(CaSO4+2H2O=CaSO42H2O), 从而使体积膨胀、硬度降低 ● 有些矿物能吸收一定水参加到矿物品格中， 形成含水分子的矿物 ⑶ 水解作用 ● 弱酸强碱盐或强酸弱碱盐,遇水会解离成带 不同电荷的离子，这些离子分别与水中的 H+、OH-发生反应，形成含OH-的新矿物，称 为水解 ● 水解：钾长石→高岭土(富集)+SiO2(带走)+K(OH)(带走) 进一步水解：高岭土→铝土矿(耐火材料富集)+SiO2(带走) ⑷碳酸化作用 含CO2的水溶液和某些矿物中K、Na、Ca等金 属阳离子结合,可形成随水迁移的碳酸盐矿物 如 钾长石+H2O+CO2→高岭土（富集）+8SiO2+2K2CO3 ●斜长石易碳酸化,可使很硬的花岗岩被瓦解！ ●碳酸钾有利于植物生长,因而花岗岩地区(富 长石)植被发育 ⑸ 氧化作用 矿物被氧化后可形成新矿物；在地表富氧条 件下某些矿物中的元素可从低价变为高价 如 黄铁矿或磁铁矿→褐铁矿（见P．136） ●松散褐铁矿及反应中产生的硫酸,导致岩石破坏 ●地表褐铁矿常是地下大矿的表层标志,称为铁帽。

●含黄铁矿较多的岩石不宜作建筑、装潢材料 ●暗色矿物黑云母、角闪石含量高的花岗岩，容 易风化，不是好的建筑材料 柱状风化：湘西张家界 天平山风化花岗岩 云南元谋：土林 化学风化-褐铁矿晕圈 三．生物风化:生物活动引起的岩石物理 与化学变化 1. 植物的根劈作用 苏州天平山花岗岩中的根劈、天山雪莲的根劈 snow lotus 2. 生物分泌的有机酸 3.生物腐烂分解的有机酸 4. 人类的破坏：矿山滥采和爆破、长江 沿岸化工厂的污水排放，导致环境污 染，严重危害人类生存条件，同时也 对岩石起着破坏改造作用 苏州天平山花岗岩根劈 第二节．控制岩石风化的因素 一．气候 北方:花岗岩(低山、圆滑的山头);灰岩(高山) 南方:花岗岩(高山峻岭),灰岩(低山溶洞) 二．地形 高度(高易遭风化),起伏(易带走风化物), 坡向(南坡易风化） 三．岩石性质 1．成分：单矿物岩石抗风化强，如石英,膨胀、 收缩系数相同； 2．早结晶者易风化：火成岩中矿物的风化能力 与鲍曼反应系列中的晶出顺序一致 3．结构 疏松的结构易风化(雨花台砾石层); 坚硬的岩石抗风化力强(硅化带)。

4．节理发育者易风化: 试剑石、石桌(苏州 虎丘），鲫鱼背（黄山） 四、球状风化 节理包围的碎块，在化学风化（水溶液）、 物理风化（温度变化）下，棱角消失，圆化成 球状；以化学风化为主 花岗岩、闪长岩、辉长岩、厚层砂岩,块状、等粒 岩石易形成球状风化;与结核的区别是成分是否一致 桂林：球状风化 湛江：球状风化 第三节 风化作用的产物 一．风化产物的类型 1.不同的岩石有不同的风化产物 2.风化产物构成 a.碎屑:机械风化的碎块 b.易溶物质：K，Na，Ca，Mg c. 难溶物质：Fe，Al 3.研究风化产物的目的: 推测母岩的性质、 寻找原生矿体Au,Cu,Ni等. 二．残积物：岩石风化后残留原地的物质, 以风化壳为标志 1.基岩上由风化产物组成的不连续的薄层叫风 化壳 2.典型特征：没有层理、底界起伏、结构松散， 代表不整合面(造山事件结束) 3.风化壳典型剖面:Ⅰ土壤(粘土、细小石英颗 粒、植物的根)→Ⅱ残积物→Ⅲ半风化岩→ Ⅳ基岩 4. 五种气候带的风化壳类型：寒带（碎屑型）、 温带（硅铝粘土型）、亚热带（富硅铝即红 土型）、热带（硅铝-碳酸盐型）、干热带 （硅铝氯化物、硫酸盐型） ５. 古风化壳能帮助恢复古气候和寻找地下水。

第十章 结束 。