地质地貌——风化作用要点解析.ppt

矿物的水分与结晶膨胀作用 一、环境条件 作者：Rhea 作者：Rhea * * * * 一 慨念：地壳表层的岩层，在大气和水的联合作用以及温度变化和生物活动的影响下，所发生的一系列崩解和分解作用。 二 类型：物理风化、化学风化和生物风化。 三 影响因素：环境条件、岩石性质。 物理风化是指地表岩石因温度变化和孔隙中水的冻融以及盐类的结晶而产生的机械崩解过程。 物理风化产生的主要原因：温差反复变化所引起的热力风化，岩石裂隙和孔隙中水的冻融变化出现的冰劈作用，以及由岩石空隙中盐类的结晶而造成岩石的崩裂。 物理风化作用类型：热力风化、冻融风化、矿物的水分与结晶膨胀作用 热力风化：地球表面所受太阳辐射有昼夜和季节的变化，因而气温与地表温度均有相应变化。岩石是不良导体，所以受阳光影响的岩石昼夜温度变化仅限于很浅的表层，而由温度变化引起岩石的膨胀和收缩，这一过程的频繁交替遂使岩石表层产生裂隙以致成片状剥落。昼夜温差的变化还将使岩石中具有不同膨胀系数矿物之间的链接力丧失，使他们彼此分离成为砂粒。 一、阳光照射时岩石表层的温差 二、夜间降温时的逆温差 三四、岩石逐渐发生崩解 10 12 冻融风化：寒冷地带，岩 石的孔隙或裂隙中的水在冻结成冰时，体积膨胀，对孔隙周围产生压力，使岩石裂隙加深加宽。当冰融化时，水沿扩大了的裂隙更深的渗入岩石的内部，并再次冻结成冰。冻结，融化反复，不断加深扩大裂隙，使岩石崩裂成岩屑，又称冰劈作用。 概念：当岩石裂隙中的水溶解着大量盐类矿物时，一旦水分蒸发，浓度逐渐达到饱和，盐类便再结晶，使体积增大，对围限它的裂隙产生膨胀压力，也可以使岩石崩裂。 概念：化学风化指岩石在水、水溶液和空气中的氧与二氧化碳等的作用下所发生的溶解、水化、水解、碳酸化和氧化等一系列复杂的化学变化的作用。 类型：化学风化分为溶解、水化、水解、碳酸化和氧化这五种作用。 水是一种极性溶剂，岩石中的矿物都是无机盐，在水中都将产生一定程度的溶解。矿物在水中的溶解度主要是由组成矿物的各种元素的电价、离子半径、负电性、离子电位和化合键的类型等决定的。 一些矿物的溶解度大小顺序为：食盐石膏方解石橄榄石辉石角闪石滑石蛇纹石绿帘石正长石黑云母白云母石英，岩石中易溶解矿物的含量越多越易风化。 在岩石中，大部分矿物不含水，但某些矿物和水接触后，可以形成新的含水矿物。如硬石膏和赤铁矿 CaSO4（硬石膏 ）+H2O=CaSO4 ?2H20（石膏） Fe2O3（赤铁矿）+nH2O---—Fe2O3·nH2O（ 褐铁矿） 矿物水化，硬度降低，密度减小，体积增大，溶解度增加。同时，由于自身体积膨胀，对围岩产生巨大压力，从而促进风化进行。 水解作用：水中呈离解状态的H+和OH-离子与 风化矿物中的离子发生交换的反应。 碳酸化作用：溶解在水中的CO2成为H2CO3溶液后，其可以促进对岩石的水解作用。 氧化作用：氧化作用经常是在水的参与下，通过空气和水中游离氧实现的。许多变价元素在缺氧情况下常形成低价元素的矿物，在地表氧环境下易形成高价元素的新矿物。 概念：生物及其生命活动对岩石、矿物产生的破坏作用。 表现形式：物理和化学 生物的物理风化：主要表现为机械破碎作用，如树根在岩隙中的穿插与长大，穴居幼物的挖掘作用等。 生物的化学风化：如生命活动与动植物残体的分解所产生的大量CO2，在碳酸化方面中起着重要作用。 （一）气候： 气候是通过气温、降雨量以及生物活动而表现的。气温的高低对于岩石的机械破坏程度、各种化学反应速度、生物界的面貌以及新陈代谢速度都有重大影响;降雨量多少关系到水在风化作用中的活跃程度，直接或间接影响到岩石的风化速度；生物的繁殖状况直接关系到生物风化作用的进行及其对其他风化作用的影响。 （二）地形 1、地势高度：随海拔高度增加，气温逐渐降低，气候表现出明显的垂直分带性。 2、地势起伏程度：地势起伏大的山区或巨大悬崖峭壁上，表面风化产物不断下坠，使新鲜岩石裸露，风化速率越大，其物理风化更为活跃。地势低缓的地区，风化产物多残留在远处或只经短距离搬运，松散的风化产物可以形成很厚的覆盖层，使风化作用强度减弱。 3、坡向：直接影响日照强度和水分蒸发，对于中低纬度山区岩石的风化影响较大。 （二）岩石的结构、构造 组成岩石的矿物或碎屑物颗粒粗细、分选程度及胶结程度等结构特征，决定着岩石的致密程度和坚硬程度。 （三）岩石节理状况 节理使岩石产生裂隙，促使岩石风化，因而岩石节理密集处，往往风化最为剧烈，尤其是在几组节理交汇的地方，常因风化及剥蚀作用的叠加而形成各种地形。 （一）岩石的矿物成分 在风化带中，各种造岩矿物对风化作用的