南京大学-普通地质学-10普地风化.pdf

普通地质学 南京大学地球科学系 舒良树 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31×10-6，长 石17×10-6，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??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). 砂岩的柱状风化 (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 unloading 深部岩石上升减压会造成向上或向外的膨涨,产 生与地面平行的膨胀节理. ★黄山没有层理的花岗岩区;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） 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。 ⑵ 水化作用 ● 矿物加水会形成含水矿物(CaSO4+2H2O=CaSO4·2H2O), 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。 淋滤风化：孔洞状奥陶纪灰岩（玉山，唐朋摄） 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。 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