第三章第一节风化作用与坡地重力地貌——西南大学地科院课件.ppt

第三章第三章 风化作用与坡地重力地貌风化作用与坡地重力地貌第一节第一节 风化作用与风化壳风化作用与风化壳第二节第二节 坡地重力地貌坡地重力地貌第一节 风化作用与风化壳一、风化作用 风化风化是指岩石发生物理的和化学的变化是指岩石发生物理的和化学的变化 风化作用风化作用是指在地表常温常压环境中，使岩石的是指在地表常温常压环境中，使岩石的物理性状和化学成分发生变化的作用物理性状和化学成分发生变化的作用 根据风化的性质，风化作用可分为根据风化的性质，风化作用可分为物理风化、化物理风化、化学风化和生物风化学风化和生物风化（一）物理风化作用• 物理风化的定义：物理风化的定义： 物理风化是指岩石发生物理疏松崩解等机械破坏物理风化是指岩石发生物理疏松崩解等机械破坏过程• 物理风化的结果：物理风化的结果： 物理风化一般不引起化学成分的改变，而引起岩物理风化一般不引起化学成分的改变，而引起岩石崩解成碎屑石崩解成碎屑  卸荷裂隙是指由于自然地质作用或人工开采卸荷裂隙是指由于自然地质作用或人工开采使岩体应力释放和调整而形成的裂隙。

使岩体应力释放和调整而形成的裂隙 1、因岩石卸荷释重而引起的剥离作用、因岩石卸荷释重而引起的剥离作用 A、冻融风化：、冻融风化： 冻融风化是在寒冷地区，因气温变化于冻融风化是在寒冷地区，因气温变化于0°c上下，上下，岩石裂隙或空隙中的水反复冻结和融化，造成岩石岩石裂隙或空隙中的水反复冻结和融化，造成岩石崩解破碎崩解破碎 B、盐分结晶破坏、盐分结晶破坏2、外来晶体在岩石裂隙中的挤压作用、外来晶体在岩石裂隙中的挤压作用600-900kg/cm2 3 3、热力风化、热力风化 热力风化是指岩石因其内部热应力作用而产生热力风化是指岩石因其内部热应力作用而产生的机械破碎的机械破碎 球状风化 球状风化4、生物活动对岩石机械风化作用的影响作用方式：作用方式： 根劈作用：树根沿岩石裂隙生长，楔入岩隙，扩根劈作用：树根沿岩石裂隙生长，楔入岩隙，扩展裂隙，展裂隙， 把岩石挤开，这种作用称为根劈作用把岩石挤开，这种作用称为根劈作用 动物作用动物作用根根劈劈作作用用（二）化学风化作用• 化学风化作用：化学风化作用： 化学风化作用是指位于地表的岩石矿物在水、大化学风化作用是指位于地表的岩石矿物在水、大气、生物的相互作用下发生氧化、溶解、水解、水气、生物的相互作用下发生氧化、溶解、水解、水化等一系列化学反应，因而改变了岩石的物理性质化等一系列化学反应，因而改变了岩石的物理性质和化学成分，甚至形成新的矿藏物，破坏了原来岩和化学成分，甚至形成新的矿藏物，破坏了原来岩石的结构，使岩石疏松甚至逐渐变成松散的土层，石的结构，使岩石疏松甚至逐渐变成松散的土层，这种作用称为化学风化作用。

这种作用称为化学风化作用• 化学风化作用的影响因素：水、温度和大气化学风化作用的影响因素：水、温度和大气1、溶解作用：水对岩石的直接溶解溶解作用：水对岩石的直接溶解 常见矿物的溶解度排序：常见矿物的溶解度排序： 溶解作用的结果：增加地下水的化学成分，形溶解作用的结果：增加地下水的化学成分，形成盐碱地或盐湖、加剧岩石风化成盐碱地或盐湖、加剧岩石风化 化学风化作用的类型化学风化作用的类型 2 2、水解作用、水解作用水解作用的定义：水解作用的定义： 水解作用是指矿物与水发生反应而分解的作用水解作用是指矿物与水发生反应而分解的作用水解作用的化学原理：水解作用的化学原理： 离子置换反应离子置换反应正长石水解反应化学方程式：正长石水解反应化学方程式：K2O.Al2O3.6SiO2+3H2O AL2O3 SiO2 H2O+2KOH+4SiO2 高岭土 3 3、水化作用、水化作用水化作用的定义：水化作用的定义： 水化作用是指水与一些不含水的矿物相化合，水水化作用是指水与一些不含水的矿物相化合，水参与到矿物的晶格中，改变了原来矿物的分子结构，参与到矿物的晶格中，改变了原来矿物的分子结构，形成新的矿物。

形成新的矿物水化作用的结果：水化作用的结果： 改变矿物的物理性质，如硬度变小、密度降低、改变矿物的物理性质，如硬度变小、密度降低、体积膨胀，加速岩石风化体积膨胀，加速岩石风化 4 4、碳酸盐化作用、碳酸盐化作用碳酸盐化作用的定义：碳酸盐化作用的定义：石灰岩的溶解反应：石灰岩的溶解反应： CaCo3 + H2O + CO2 Ca（（HCO2））2  5 5、氧化作用、氧化作用氧化作用的原理：氧化作用的原理：举例：黄铁矿经氧化形成褐铁矿举例：黄铁矿经氧化形成褐铁矿2FeS2+O2+ H2O 2FeSO4+ H2SO412FeSO4+ 3O2+6 H2O 4 Fe2 (SO4) 3 +4Fe(OH)3Fe2 (SO4) 3 +6 H2O 2Fe(OH)3+3H2SO46、生物化学风化作用生物化学风化作用的原理：生物化学风化作用的原理：举例：铁细菌作用使亚铁盐变成高价铁盐举例：铁细菌作用使亚铁盐变成高价铁盐二、风化壳（一）风化壳的概念一）风化壳的概念1、风化壳的定义、风化壳的定义2、影响风化壳厚度的因素、影响风化壳厚度的因素3、风化壳的垂直分带、风化壳的垂直分带土壤风化碎石风化块石风化裂隙（二）风化壳的发育阶段1、物理风化阶段、物理风化阶段——岩屑型风化壳岩屑型风化壳 岩石遭受物理风化作用，崩解破碎，形成岩屑岩石遭受物理风化作用，崩解破碎，形成岩屑型风化壳。

型风化壳（二）风化壳的发育阶段2 2、化学风化为主的阶段、化学风化为主的阶段 （（1 1）化学风化的早期阶段）化学风化的早期阶段————富钙阶段富钙阶段 硅铝酸岩中的硅铝酸岩中的K K、、NaNa、、CaCa、、MgMg等离子与溶液中的等离子与溶液中的ClCl- -、、 SOSO4 4 2-2- 结合，形成氯化物、硫酸盐，并随水流失结合，形成氯化物、硫酸盐，并随水流失 在低洼的地方，硫酸盐富集，形成硅铝在低洼的地方，硫酸盐富集，形成硅铝- -硫酸盐型硫酸盐型风化壳 在风化原地，相对难溶的碳酸盐相对富集，形成硅在风化原地，相对难溶的碳酸盐相对富集，形成硅铝铝- -碳酸盐型风化壳碳酸盐型风化壳岩石中的岩石中的 溶解溶解 汇集汇集 硫酸盐型硫酸盐型可溶矿物可溶矿物 于水于水 结晶结晶 风化壳风化壳化学风化的早期阶段化学风化的早期阶段相对难溶的碳酸盐相对难溶的碳酸盐 形成硅铝形成硅铝- -碳酸盐碳酸盐在原地相对富集在原地相对富集 型风化壳型风化壳2 2、化学风化为主的阶段、化学风化为主的阶段（（2）化学风化的中期阶段（硅铝粘土型风化壳或高岭土）化学风化的中期阶段（硅铝粘土型风化壳或高岭土型风化壳），也叫富硅铝阶段。

型风化壳），也叫富硅铝阶段 氯化物、硫酸盐、碳酸盐等淋溶迁移，甚至一些胶体氯化物、硫酸盐、碳酸盐等淋溶迁移，甚至一些胶体状的二氧化硅也开始迁移，状的二氧化硅也开始迁移，硅铝酸盐硅铝酸盐被分解为高岭土、蒙被分解为高岭土、蒙脱石等粘土矿物残留原地，形成硅铝脱石等粘土矿物残留原地，形成硅铝—粘土型风化壳或高粘土型风化壳或高岭土型风化壳这一阶段又大量硅铝富集，因此又称为富岭土型风化壳这一阶段又大量硅铝富集，因此又称为富硅铝阶段硅铝阶段  化学风化的中期阶段化学风化的中期阶段岩石中的可溶矿物岩石中的可溶矿物 溶解溶解 随水流失随水流失碳酸盐岩溶蚀碳酸盐岩溶蚀 随水迁移流失随水迁移流失硅铝酸岩硅铝酸岩 粘土矿物残留粘土矿物残留 硅铝硅铝-粘土型粘土型被分解被分解 原地，硅铝富集原地，硅铝富集 风化壳风化壳 2、化学风化为主的阶段（（3）化学风化的晚期阶段（铁铝型风化壳或砖红壤风化）化学风化的晚期阶段（铁铝型风化壳或砖红壤风化壳），也叫富铁铝阶段壳），也叫富铁铝阶段 风化壳发育到晚期阶段，化学风化进行得比较彻底，风化壳发育到晚期阶段，化学风化进行得比较彻底，硅酸盐矿物已被分解，可迁移的元素基本上都流失，残硅酸盐矿物已被分解，可迁移的元素基本上都流失，残留下难分解的铁铝化合物，形成铁铝型风化壳或砖红壤留下难分解的铁铝化合物，形成铁铝型风化壳或砖红壤风化壳。

这一阶段也称为富铁铝阶段由于风化壳中富风化壳这一阶段也称为富铁铝阶段由于风化壳中富含三氧化二铁，所以呈红色含三氧化二铁，所以呈红色Al2O3- 2SiO2-2H2O +nH2O Al2O3- nH2O +2SiO2-H2O岩石中的可溶矿物岩石中的可溶矿物 溶解溶解 随水流失随水流失碳酸盐岩溶蚀碳酸盐岩溶蚀 随水迁移流失随水迁移流失硅铝酸岩硅铝酸岩 粘土矿物残留原地粘土矿物残留原地粘土矿物风化粘土矿物风化 SiO2流失流失二氧化硅与二氧化硅与Al2O3分离分离 Al2O3 Fe2O3富集富集 化学风化的晚期阶段化学风化的晚期阶段（三）影响风化壳发育的因素 各地风化壳可以发育到哪个阶段，产生哪种各地风化壳可以发育到哪个阶段，产生哪种类型的风化壳，取决与当地的自然条件，决不是类型的风化壳，取决与当地的自然条件，决不是在任何地区的风化壳都能发展到化学风化的晚期在任何地区的风化壳都能发展到化学风化的晚期阶段。

阶段 影响风化壳发育的因素很多，主要是气候、影响风化壳发育的因素很多，主要是气候、地貌、岩性、地质构造和风化壳发育的时间等地貌、岩性、地质构造和风化壳发育的时间等  1、气候条件、气候条件 气候是控制岩石风化的最普遍、最重要的因素气候是控制岩石风化的最普遍、最重要的因素在不同的气候下，风化壳的发育阶段和风化壳的类在不同的气候下，风化壳的发育阶段和风化壳的类型都是不同的因此风化壳具有显著的地带性特征型都是不同的因此风化壳具有显著的地带性特征高寒气候：碎屑型风化壳高寒气候：碎屑型风化壳干旱气候：硅铝干旱气候：硅铝-硫酸盐型风化壳硫酸盐型风化壳温带半干旱气候：硅铝温带半干旱气候：硅铝-碳酸盐型风化壳碳酸盐型风化壳温带湿润气候：硅铝温带湿润气候：硅铝-粘土型风化壳粘土型风化壳亚热带气候：红、黄壤型风化壳亚热带气候：红、黄壤型风化壳热带气候：砖红壤型风化壳热带气候：砖红壤型风化壳气候与风化壳类型气候与风化壳类型2、地貌条件、地貌条件 平坦的地形有利于形成深厚的风化壳平坦的地形有利于形成深厚的风化壳 3、岩性与时间、岩性与时间 岩石的成分对风化壳的发育也很强的影响。

如：岩石的成分对风化壳的发育也很强的影响如： 在热带气候下，各种岩石几乎都能发育形成砖红壤型风在热带气候下，各种岩石几乎都能发育形成砖红壤型风化壳；化壳； 同一种岩石在不同的气候下，发育形成风化壳是不同的；同一种岩石在不同的气候下，发育形成风化壳是不同的； 岩性单一的岩石，在不同气候下的风化产物可能都是相岩性单一的岩石，在不同气候下的风化产物可能都是相同的，如石英的风化产物都是相同的同的，如石英的风化产物都是相同的——二氧化硅二氧化硅 风化作用持续的时间长短，直接影响风化壳的发育程度风化作用持续的时间长短，直接影响风化壳的发育程度 总之，风化作用一方面为其他营力作用过程总之，风化作用一方面为其他营力作用过程 作了准备，是整个地貌发育过程的先导，并积极作了准备，是整个地貌发育过程的先导，并积极参与了地貌的形成过程参与了地貌的形成过程。