51风化作用与风化壳 课件.ppt

球状风化 球状风化 球状风化 － “魔鬼的弹子”，澳大利亚 受节理控制的风化作用 * 风化作用与风化壳 第 五 章 本章主要内容： 概述 物理风化作用 化学风化作用 风化作用的速度 风化壳简介 第5章 风化作用与风化壳 1、概述 风化作用：由于温度的变化、以及大气、水溶液、生物的作用，使岩石在原地发生物理、化学变化的过程。 所形成的产物不发生显著位移。这与侵蚀/剥蚀作用（运动的地质营力－如风、流水、冰川等－将岩石颗粒移离原地）有明显区别。 主要发生在地表或近地表处，向下逐渐减弱以至停止 －风化层：岩石遭受风化作用后形成的一层风化产物（碎屑、 蚀变物、残留物） －基岩: 风化层之下未遭受风化作用的岩石 1、概述 风化作用：由于温度的变化、以及大气、水溶液、生物的作用，使岩石在原地发生物理、化学变化的过程。 风化作用 物理风化作用 化学风化作用 岩石在风化营力作用下发生机械破碎 岩石在氧、水溶液作用下发生矿物分解/蚀变 产物：岩石碎块、碎屑 产物：溶解物、新生物、残留物 2、物理风化作用 剥离作用 冰劈作用（冰冻风化作用） 层裂作用 根劈作用 －岩石在风化营力作用下发生机械破碎 昼夜/季节温度变化 岩石表面和内部不均匀膨胀－收缩 岩石表层呈鳞片状层层脱落 剥离作用 冰劈 倒石锥 冰劈作用 昼夜温度在冰点上下变化 岩石裂缝中的水结冰、体积膨胀（9％） 岩石破裂崩解 冰冻风化作用 高纬度地区、中纬度高山区最甚 倒石锥：冰冻风化作用产生的岩石碎屑坠落至山麓堆积而成 倒石锥 层裂作用 深部岩石被抬升、出露地表 因“卸载”导致岩石体积膨胀（外层较内部膨胀更甚） 形成平行地表的裂隙（层状节理） 层裂作用 层裂作用 根劈作用 “生物物理风化作用” 生长在裂隙中的植物的根系使裂隙 扩大、引起岩石崩解 根劈作用 物理风化作用改变表面积/体积比，使化学风化作用更易进行 表面积＝ 6 m2 单个砾石，边长约为 1 m 沿裂缝破裂开 表面积＝ 12 m2 8个碎块，每个边长约为 0.5 m 体积＝ (0.5)3 ? 8 = 1 m3 体积＝ 1 m3 碎块大小为原始岩块大小的1/2 表面积 ? 2 碎块大小为原始岩块大小的1/4 表面积 ? 4 碎块大小为原始岩块大小的1/8 表面积 ? 8 物理风化作用改变表面积/体积比，使化学风化作用更易进行 3、化学风化作用 氧化作用 溶解作用 水解作用 －岩石在氧、水溶液作用下发生矿物分解/蚀变 3、化学风化作用 1）氧化作用 空气中约21％是氧气 在潮湿空气中氧化作用很强 有机化合物、低价氧化物、 硫化物最易遭受氧化作用 黄铁矿遭受氧化作用后变为褐铁矿 如黄铁矿（FeS2）在水的参与下很快会被氧化成褐铁矿（Fe2O3·nH2O） 众多含铁矿物－如铁镁硅酸盐矿物（辉石、闪石、黑云母、橄榄石）在有水参与时会氧化成褐铁矿。 4Fe2+ + 3O2 ?? 2Fe2O3 氧化作用形成的褐铁矿使岩石染色成砖红色 3、化学风化作用 2）溶解作用 酸性溶液使岩石、矿物分解破坏的过程 空气中的 CO2 使雨水呈弱酸性（pH 5.5-6) 土壤中生物的呼吸作用及有机质的腐烂产生CO2 、形成碳酸及有机酸 燃烧化石燃料（煤、石油、天然气）会释放出 CO2、NO2、SO2， 形成“酸雨”（pH 2-4) 石林（中国） 有些矿物可被完全溶解： CaCO3 ＋ CO2 ＋ H2O Ca2＋ ＋ HCO3－ 空气中的部分CO2溶解在雨滴中，形成碳酸（H2CO3） 一小部分H2CO2离子化，形成氢离子(H＋)和重碳酸根离子(HCO3－),使雨滴略显酸性 略显酸性的水将长石中的钾离子和二氧化硅溶解出来 把长石变为粘土矿物高岭石 溶出的钾离子(K＋)和重碳酸根离子(HCO3－)进入地下水或河流 长石的溶解过程 有些矿物在溶液作用下被变成新的矿物 （如长石 高岭石） Fig. 6.2 土壤层中的被溶蚀的长石 酸雨的效果： 风化前 酸雨的效果： 风化后 3、化学风化作用 3）水解作用 矿物遇水后结构改变、形成带OH－的新矿物 当水中溶有CO2时，水解作用加速进行 如长石的水解： KAISi3O8 ＋ H2O AI4(Si4O10)(OH)8＋ SiO2 ＋KOH (正长石) (高岭石) 在湿热气候条件下高岭石还会继续水解，最后形成铝土矿和二氧化硅。二氧化硅呈胶体溶液带走，残留下铝土矿： AI4(Si4O1