工程地质课件第5章地表水的地质作用.ppt

4、碳酸化作用 当水中溶有CO2时，与水结合形成碳酸，碳酸根易与矿物中的阳离子化合成易溶于水的碳酸盐，从而使水溶液对岩石中的矿物离解能力 加强，化学反应速度加快，这种化学作用称碳酸化作用。 4K[AlSi3O8] (钾长石) ＋2CO2+4H2O 2K2CO3+8SiO2+Al4[Si4O10][OH]8 (高岭石)  　　　　　　　　　　　　　　　 5、水解作用 水解作用的实质是水的电离产物(H+及OH-)进入矿物晶格，分别取代阳离子和阴离子，从而使矿物解体形成新的含水矿物的过程 。 4K[AlSi3O8]+6H2O 4KOH+8SiO2+Al4[Si4O10][OH]8(钾长石)　　　　　　　　　　　　　　　 (高岭石) （三）生物风化作用 生物对岩石、矿物产生的破坏作用。 1、生物的机械风化作用：主要发生在生物的生命活动过程中。生长在岩石裂隙中的植物，随着根系不断地长大，对裂隙壁产生挤压，使岩石裂隙扩大，从而引起岩石破坏，这种作用称根劈作用。 2、生物的化学风化作用：是通过生物的新陈代谢及生物死亡后的遗体腐烂分解来进行的。植物和细菌在陈代谢中常常析出有机酸及CO2。这些物质一方面酸化土壤，另一方面腐蚀岩石。 二、影响风化作用的因素 （一）岩性 1、成因：岩浆岩中的喷出岩、浅成岩、深成岩抗风化能力依次减弱。沉积岩比岩浆岩、变质岩抗风化能力强。 2、矿物成分：石英、正长石、酸性斜长石、角闪石、辉石、基性斜长石、黑云母、黄铁矿抗风化能力依次减弱；硅质胶结、钙质胶结、泥质胶结抗风化能力依次减弱；浅色矿物比深色矿物抗风化能力强。 3、结构和构造：隐晶质、细粒显晶质、粗粒结构抗风化能力依次减弱；等粒结构比斑状结构抗风化能力强； 致密块状构造的岩石比层理、片理发育的岩石抗风化能力强。 　　　 （二）地质构造 地质构造发育的岩石，节理裂隙发育，易于风化；褶曲轴部、断层破碎带的岩石风化程度较高。 （三）气候因素： 影响风化作用的气候因素主要指降水量与温度。降水量丰富且水循环快的地区有利于化学风化的进行；而温度则影象化学反应的速度，水中游离氧的含量和水的离解度随温度增高而加大，水中CO2含量虽随 温度增高而减少，但温度增高十度，反应速度却加快一倍，因此，氧化作用和水溶液的作用都随温度增高而加快，有利于化学风化作用的进行。而且，气候控制着数量和类型，它们对风化作用产生各不相同的影象。 地球气候的分带性决定了风化作用速度及其产物类型的分带性。 （四）地形因素： 在相对高程很大的中低纬度山区，可以看到不同高程上有不同的气候带因而有不同类型的风化作用。 地形陡缓的不同，风化作用也不同。陡坡地下水位低，植被稀少，物理风化相对强烈，产物不易保留，未风化岩石不断暴露接收风化；缓坡平地化学风化和生物风化相对强烈，矿物分解彻底，风化产物残留原地，母岩被覆盖，不利于物理风化，最后形成大量粘土和残余矿床。 坡向也有影响，中低纬度阳坡昼夜温差大，冰冻风化比阴坡强烈，以至阳坡比阴坡更凹凸不平。 三、风化作用的产物 土壤： 岩石经过物理风化作用、化学风化作用之后，再经过生物风化作用，形成具有矿物质、腐殖质、水和空气的松散堆积。 残积物： 岩石经过长期风化作用后，形成一些在地表条件稳定的产物，（多为铁、铝的氧化物）残留原地。 风化壳： 残积物 、土壤在陆地的地表形成的一层不连续薄壳（层）。 土壤 残积层 基岩 风化壳 四、岩土的工程分类 1、根据野外鉴定特征和风化系数、波速比将岩石分为分为未风化、微风化、中等风化、强风化、全风化和残积土。详见表5-1。 2、根据坚硬程度划分 根据岩石的性质将岩石分为坚硬岩、较坚硬岩、较软岩、软岩和极软岩。详见表5－2。 岩石按风化程度分类 风化程度 野 外 特 征 风化程度参数指标 波速比 KV 风化系数 Kf 未风化 岩质新鲜、偶见风化痕迹 0.9～1.0 0.9～1.0 微风化 结构基本未变，仅节理面有渲染或略有变色。有少量风化裂隙 0.8～0.9 0.8～0.9 中等风化 结构部分破坏，沿节理面出现次生矿物。风化裂隙发育，岩体被切割成岩块。用镐难挖掘，岩心钻方可钻进。 0.6～0.8 0.4～0.8 强风化 结构大部分破坏，矿物成分显著变化，风化裂隙很发育，岩体破碎，用镐可挖，干钻不易钻进 0.4～0.6 ＜0.4 全风化 结构基本破坏，但尚可辨认，有残余结构强度，可用镐挖，干钻可钻进 0.2～0.4 － 残积土 结构全部破坏，已风化成土状，锹镐易挖掘，干钻易钻进，具可塑性 ＜0.2 － 岩石坚硬程度等级的定性分类 坚硬程度等级 定性鉴定 代表性岩石 硬 质 岩 坚硬岩 锤击声清脆，有回