11风化作用2022课件

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1、 风化作用：指在地表或近地表条件下，由于气温、大气、水及生物等因素的影响，使地壳或岩石圈的矿物、岩石在原地发生分解和破坏的过程。风化作用发生以后，原来高温高压下形成的矿物被破坏，形成一些在常温常压下较稳定的新矿物，构成陆壳表层风化层，风化层之下的完整的岩石称为基岩，露出地表的基岩称为露头。第十一章 风化作用1-风化作用让珠峰矮了1.2万米2-3-4-5-6-风化作用属外动力地质作用，是地球外能作用下的结果。外能是地球外部来源的能量，主要有太阳辐射能、日月引力能、重力能。外动力地质作用的范围只限于地表表层几米至几公里深度以内。包括风化作用、流水、冰川等外表的地质作用。矿物、岩石形成时有一定的物理

2、、化学条件，通常是地下高温高压条件。当它们露出地表后，改变了物理、化学条件时，岩石、矿物稳定性将要受到破坏。岩石可以破碎，也可以化学分解，或形成新的矿物。7-第三节 影响风化作用的因素第一节 风化作用的类型第二节 风化作用的产物第十一章 风化作用8-第一节 风化作用的类型 根据风化作用的方式和特点，风化作用可分为：1、物理风化作用；2、化学风化作用；3、生物风化作用。9-物理风化作用(physical weathering)指主要由气温、大气、水等因素的作用引起的矿物、岩石在原地发生机械破碎的过程。1、物理风化作用10-（1）温差风化（矿物岩石的热胀冷缩）指由于岩石表层温度周期性的变化而使岩石

3、崩解的过程。（2）冰劈作用 指因充填于岩石裂隙中的水结冰体积膨胀而使岩石崩解的过程。1、物理风化作用的主要方式：11-岩石温差风化过程示意图12-冰劈作用13-（3）盐类的结晶与潮解 指充填于岩石孔隙、裂隙中含盐分的溶液，因水溶液浓度的变化，盐类出现结晶和溶解使岩石破碎的过程。（4）层裂或卸载作用 指岩石因卸载而产生向上或向外的膨胀作用，从而形成一系列平行、垂直地表的裂隙，促使岩石层层剥落与崩解。1、物理风化作用的主要方式：14-层裂或卸载作用15-16-17-化学风化作用(chemical weathering)指地表岩石在水、氧及二氧化碳的作用下发生化学变化，并产生新矿物的作用。氧、水溶液

4、不仅使地表附近的岩石发生破碎，而且使它们的化学成分发生改变。通过化学反应，使那些在地表条件下不稳定的矿物变成另一种新的矿物。2、化学风化作用18-（1）溶解作用 指水溶液溶解岩石的某些易溶成分，使其松软、破碎、崩解的过程。CaCO3+CO2+H2OCa(HCO3)2 方解石 (重碳酸钙)（2）氧化作用 指矿物、岩石与大气或水中游离氧起化学反应形成氧化物使岩石破碎的过程。空气中1/5氧 黄铁矿Fe(2+)S2氧化成褐铁矿Fe(3+)2O3.H2O，由铜黄色变为褐红色，颜色变深，结构变疏松。在地表称铁帽，地下连着矿床。2、化学风化作用的主要方式：19-（3）水解作用 指水离解出的OH-离子与矿物离

5、解出的阳离子如Na+、K+等结合形成带OH-新矿物的过程。水和矿物相结合的一种化学反应。正长石+H2O高岭石。2、化学风化作用的主要方式：20-（4）碳酸化作用 指CO2溶解于水中时形成的CO32-和HCO31-离子，与矿物中的阳离子（K+、Na+、Ca2+）结合形成易溶于水的碳酸盐或碳酸氢盐的过程。KAlSi3O8+H2O+CO2 Al(Si4O10)(OH)8 （钾长石）（高岭石）（5）水化作用 有些矿物吸引一定数量的水参加到矿物的晶格中，形成含水分子的矿物。如：石膏+H2O硬石膏 3、化学风化作用的主要方式：21-22-23-经过彻底的化学风化作用，一切活泼的元素均从矿物中风化出来并随水

6、流失，只有性质稳定的元素如Fe，Mn，Al，Ni等才残留原地，如果这些元素富集到具有工业价值时，就成为残余矿床。化学风化作用的结果：24-(1)生物物理风化作用（生物的机械风化作用）由生物活动导致岩石的机械破碎过程。常见形式为根劈作用。植物根对岩石的破坏，蚯蚓等钻洞，人类活动如挖洞、采矿等对岩石进行破碎。生物风化作用(biological weathering)由生物的生命活动引起岩石的破坏过程。有机械和化学两种方式：3、生物风化作用25-根劈作用26-(2)生物化学风化作用 由于生物活动引起岩石化学成分变化而使岩石破坏的过程。这种作用通常是通过生物新陈代谢过程中分泌出的物质和死亡后腐烂分解出

7、来的物质对岩石起化学反应完成的。生物死亡后，腐烂分解形成一种腐植质(胶状的物质)，是一种有机酸，对岩石起腐蚀作用。地壳表层岩石经机械破碎，化学风化后形成的松散物，再经过生物的化学风化作用，增加了有机物质腐殖质，这种具有腐殖质、矿物质、水和空气的松散物质叫做土壤。3、生物风化作用27-第二节 风化作用的产物 一、风化产物的类型 二、残积物 三、风化壳 四、土壤28-一、风化产物的类型 1、碎屑物 包括岩石碎屑和矿物碎屑，主要为物理风化产物；2、溶解物质 为化学风化和生物风化形成的产物。主要包括两部分：一部分为易于搬运的K、Na、Ca、Mg等元素的碳酸盐、硫酸盐、氯化物以及少量 Mn、P的氧化物；

8、另一部分为较易淋失的SiO2。3、难溶物质 相对不活泼的Fe、Al等元素在原地残留下来，形成褐铁矿、粘土矿物以及铝土矿等。29-物理风化作用使岩石崩解成粗细不等、棱角明显的碎块。碎屑常覆盖在原岩的表面，其成分与原岩一致。如果地形较陡，岩石碎屑在重力的作用下，向坡下滚动或坠落，堆积在坡脚。形成上部岩石碎屑小，下部岩石碎屑粗的堆积体，称倒石锥。化学风化作用的最终产物包括两部分：一是能溶于水中的可迁移物质；一是难于迁移，堆积在原地的残积物。一、风化产物的类型30-物理风化作用的产物倒石堆31-二、残积物 岩石风化后在原地残留的物质称为残积物。包括残留原地的碎屑物以及新形成的矿物。其结构松散，岩石碎屑

9、往往大小不均，棱角显著，通常不具层理。残积物主要分布在分水岭、山坡和低洼地方，其表面常较平坦，而底界起伏不平，与基岩呈过渡关系。残积物可以具有垂直分带性。32-地表岩石经物理、化学、生物风化的长期作用形成的由风化产物组成的分布于大陆基岩面上的不连续薄壳。风化壳覆盖在陆地表面，由于表层和下部的岩石所经受的风化强度不一样，表层风化程度深，下部风化程度浅，因此剖面上自上而下的风化产物在成分和结构上都有明显差异，所以风化壳在剖面上可分为若干层。如花岗岩的风化壳一般自上而下可分四层。三、风化壳33-风化壳的垂向分层（自上而下）：土壤层；残积层；半风化岩石；基岩。34-指地球表面陆地上能够生长植物的疏松表

10、层。土壤之所以能够生长植物，是因为具有一定的肥力。所谓土壤肥力是指土壤具有长期不断地供应和调节植物生长过程中所需养分、水分、空气和热量的能力。土壤一般是在风化壳(如山区土壤)和松散沉积层(如平原、盆地区土壤)的基础上，经生物及其它风化作用的综合改造而形成的。四、土壤35-土壤的主要组成有腐殖质、矿物质、水分和空气。腐殖质是生物、微生物遗体在风化产物中不断聚集腐烂后变成的，其存在与否是土壤与其它松散堆积物的主要不同点。土壤中的矿物质由风化过程中形成和残存的各种粘土矿物及石英、长石、角闪石、云母等组成，与土壤中的腐殖质、水分和空气相互作用，使土壤性质多变，形成复杂的肥力性状。土壤的厚度一般5060

11、cm到12m，最厚可达10m以上。发育成熟的土壤剖面，根据其成分、颜色和结构特点，自上而下可分为三层。36-土壤剖面示意图A表土层 B淀积层 C母质层37-影响风化作用的因素主要有气候、地形和岩石特征等方面。气候因素包括温度、降雨量和湿度，它们是控制风化作用的重要因素。温度一方面通过控制化学反应速度来控制化学风化作用的进行，另一方面又直接影响物理风化作用，如温差风化、冰劈作用。降雨量和湿度则是通过介质的温度变化、水溶液成分的变化、植被的生长来影响物理、化学和生物的风化作用。第三节、影响风化作用的因素38-一、气候条件 气候寒冷或干燥地区，生物稀少，寒冷地区降水以固态形式为主，干旱区降水很少。以

12、物理风化作用为主，化学和生物风化为次。岩石破碎，但很少有化学风化形成的粘土矿物，以生物风化为主形成的土壤也很薄。气候潮湿炎热地区，降水量大，生物繁茂，生物的新陈代谢和尸体分解过程产生的大量有机酸，具有较强的腐蚀能力，故化学风化和生物风化都十分强烈，形成大量粘土，在有利的条件下可形成残积矿床。可形成较厚的土壤层。39-不同气候带风化作用的强度和深度40-二、地形条件 地形影响气候，间接影响风化作用；另一方面，陡坡上，地下水位低，生物较少，以物理风化为主。地势平坦，受生物影响较大，化学风化作用为主。41-三、岩石性质 1.成分 (1)岩浆岩比变质岩和沉积岩易于风化。岩浆形成于高温高压，矿物质种类多

13、(内部矿物抗风化能力差异大).(2)岩浆岩中基性岩比酸性岩易于风化，基性岩中暗色矿物较多，颜色深，易于吸热、散热。(3)沉积岩易溶岩石(如石膏、碳酸盐类等岩石)比其它沉积岩易于风化。42-差异风化：在相同的条件下，不同矿物组成的岩块由于风化速度不等，岩石表面凹凸不平；或由不同岩性组成的岩层，抗风化能力弱的岩层形成相互平行的沟槽。如砂岩、页岩互层可形成差异风化。43-自然界中各类矿物抗风化能力顺序：氧化物、氢氧化物硅酸盐碳酸盐硫化物卤化物、硫酸盐 常见矿物抗风化能力顺序：石英白云母长石黑云母角闪石辉石橄榄石44-元素的迁移系列元素的迁移系列迁移系列元素的组成1、极易迁移的元素Cl(Br、B、I)

14、、S2、易被迁移的元素K、Ca、Na、Mg、F、Sr、Zn、U3、可迁移的元素SiO2（硅酸盐）、Mn、P、Ba、Pb、Rb、Ni、Cu4、略可迁移的元素Al、Fe、Ti5、实际不迁移的元素SiO2（石英）45-2.岩石的结构构造 (1)岩石结构较疏松的易于风化；(2)不等粒易于风化，粒度粗者较细者易于风化；(3)构造破碎带易于风化，往往形成洼地或沟谷。46-岩石的裂隙发育使岩石与水溶液、空气的接触面积增大，增强水溶液的流通性，从而促进风化作用进行。如果一些岩石的矿物分布均匀，如砂岩、花岗岩、玄武岩等，并发育有三组近于互相垂直的裂隙，把岩石切成许多大小不等的立方形岩块，在岩块棱角处自由表面积大

15、，易受温度、水溶液、气体等因素的作用而风化破坏，经一段时间，岩块棱角消失，在岩石表面形成大大小小的球体或椭球体，这种现象称球形风化作用。球形风化作用47-球形风化的主要条件有：(1)岩石具厚层或块状构造；(2)发育几组交叉裂隙；(3)岩石难于溶解；(4)岩石主要为等粒结构。被三组以上裂隙切割出来的岩块，外部棱角明显，在风化作用过程中，棱角首先被风化，最后成球状。球形风化：在节理发育的厚层砂岩或块状岩浆岩中，岩石常被风化成球形或椭圆形，这种现象叫做球形风化，它是物理风化为和化学风化联合作用的结果。48-球形风化的发育过程(a)岩石被裂隙切割；(b)球形风化初期；球形风化晚期49-球形风化50-51-52-