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1、第二章 坡地地貌概念：坡地上的风化碎屑或不稳定的岩体、土体在重力或流水作用下发生 的崩塌、滑动、蠕动所形成的各种地貌，称为坡地地貌，或重力地貌。第一节 风化作用概念：暴露地表的岩石，受太阳辐射、温度变化、水和生物的作用， 发生破碎和分解，形成各种岩屑、砂粒和粘土，这种作用称为 风化作用。 风化作用可以分为物理风化、化学风化和生物分化。一、风化作用的类型（一）物理风化概念：地表岩石由于温度变化和孔隙中水的冻融以及岩类的结晶而产 生的机械崩解过程。它使岩石从比较完整固结的状态变为松散破碎状态， 使岩石的孔隙度和表面积增大。这种只引起岩石物理性质变化的风化作用 称为物理风化或机械风化。1热力风化地球
2、表面所接受的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。岩石是热的不良导体，所以受阳光影响的岩石昼夜温度 变化仅限于很浅的表层；而温度变化引起岩石体膨胀所产生的压应力和收 缩产生的张应力也仅限于表层。这两种过程的频繁交替使得岩石表层产生 裂隙以至呈片状剥落。在荒漠地区，白昼的地表温度可高达6070C，而 夜晚温度可降低到0C以下，因为昼夜温差大，所以岩石表面剥落较为严重, 甚至有时听到岩石爆裂的响声；在湿润地区，地面的昼夜温差较小，岩石 表面剥落现象不明显。由多种矿物组成的岩石，更容易剥落，特别是结晶 岩，多是多种矿物的集合体，矿物的热力性质各不相同，因而在昼夜温度 变化下的
3、体积膨胀、收缩差异明显，容易在不同矿物界面产生不同应力， 彼此容易分离成为砂粒。球状风化：在具有等粒结构的厚层砂岩或岩浆岩地区，风化过程常由 节理先把岩石分割成块撞，而后的物理风化特别集中在节理的棱角部位， 因这些部位岩石的温差变化最大且最迅速，所以最易受剥落。棱角的逐渐 剥落使石块圆化而形成石蛋地形。而岩浆岩地区由于物理与化学风化综合 作用的结果，可以使岩块呈同心圆状薄层脱落，这种现象称之为球状风化 2.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，体积膨大（增大9%左右），因而它对围限它的岩石裂隙壁产生很大的压力，可达 960 2000kg/cm2,使岩石裂隙加深加宽。当冰融化时，
4、水沿扩大了的裂隙更深入 地渗入岩石的内部，同时水量也可能增加，并再次冻结成冰。这样冻结、 融化频繁进行，使裂隙不断扩大，以至使岩石崩裂成为岩屑。这种作用又 叫冰劈作用。此外，在干旱区，当岩石裂隙中的水，溶解着大量的盐类矿物时，一 旦含水量蒸发，浓度达到饱和， 盐类再结晶，使体积增大，对围限它的裂 隙产生膨胀压力，使裂隙扩大加深，也可以使岩石崩裂。（二）化学风化概念：化学风化是指岩石在水、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。它使岩石中可溶的矿物逐步溶蚀流失或渗到风化壳的下层，在新的环 境下又可能重新沉积。化学风化的主要方式有以下
5、几种：1溶解作用水是良好的溶剂。由于水分子的非极性，它能同极性型或离子型的分 子相互吸引。而矿物绝大部分都是离子型分子所组成的，所以矿物遇水后 就会不同程度地被溶解，形成水溶液随水流失。岩石中易溶解矿物的含量 越多，岩石越容易风化。岩石中常见主要造岩矿物的溶解度大小为：食盐石膏方解石橄 榄石辉石滑石蛇纹石绿帘石正长石黑云母白云母石英。 2结晶作用一般矿物的溶解度是随着温度的降低或溶剂的减少而减少。因此，在 较高的温度下达到了饱和状态的某一矿物溶液，因为温度的降低，部分多 余的矿物就从溶液中结晶，这是一般饱和溶液遇冷的必然结果。另外，在 地表条件下由于阳光和风的作用使饱和溶液中的含水量蒸发，同样
6、有部分 矿物从溶液中结晶。所以，在温度变化幅度大、湿度小和蒸发强的干旱区 最有利于溶液结晶作用进行。3水化作用有些不含水的矿物（特别是极易溶解和易溶盐类矿物）和水接触后， 其离子与水分子互相吸引结合得很牢固，形成新的含水矿物。如硬石膏经 水化作用后形成石膏：CaSO4+2H2O 一 CaSOFH?0石膏硬石膏硬石膏经水化成为石膏后，硬度降低，比重减小，体积增大60%左右， 对围岩产生巨大压力，从而促进了物理风化的进行。另外，赤铁矿水化成 为褐铁矿也是如此。Fe2O3+nH2O 卩四叫0赤铁矿 褐铁矿4水解作用纯净的水虽然是中性的，但仍然具有离解性，即部分能够离解成H+离子 和OH-离子，而一些
7、弱酸强碱或强酸弱碱所形成的盐类矿物在水中也能形 成阴、阳离子。因此，某些矿物溶于水后，其离子能和水中的H+离子或OH 离子结合而形成新的矿物。如正长石水解成为高岭土。K2OAl2O36SiO2+nH2Of Al2O32SiO22H2O+4SiO2nH2O+2KOH 5碳酸化作用自然界的水很少是纯水，实际上是一种水溶液。大气和土壤中的 CO2 与水化合可形成碳酸，并在水溶液中部分电离：叫叩一叽H2CO3 一 H+ HCO3-HCQ-一 H+ CO32-碳酸电离后形成的H+离子增加了水的溶解能力，从而使某些矿物更易溶解，并发生化学变化形成新的矿物。如正长石经碳酸化后可形成高岭土K2 *Al2O3
8、6SiO2+ CO2+H2OA -2SiO2 吃叩+匕+铝在上述过程中，形成的K2CO3是易溶盐，SiO2呈胶体状态，在碱性溶 液中不能凝聚，故和k2co3 一起随水流失，只有高岭土残留原地形成高岭土矿。6氧化过程空气和水中都含有一定的氧，氧化作用通常在水的参与下，通过在空气 和水中的游离氧而实现的。许多低价元素在地表氧化环境下，形成高价元 素的新矿物，如黄铁矿经氧化后成为褐铁矿。2FeS2+7O2+2 H2O2FeSO4+2H2SO4黄铁矿12 FeSO4+3O2+6 H2O4Fe2 (SO4)3+4 Fe (OH) 3褐铁矿Fe2 (S04)3+6 H2O2Fe (OH) 3+3H2SO4
9、(三) 生物风化概念：是指生物在其生长和分解过程中，直接或间接地对岩石矿物所 起的物理的和化学的风化作用。生物的物理风化，如生长在岩石裂隙中的植物根系对围岩产生的压力生物的化学风化，是指生物代谢过程中分泌的各种化合物和微生物对 岩石矿物的破坏作用。由此可见，岩石的风化，实质上只有物理风化和化学风化两种类型， 他们彼此互相联系。物理风化作用，加大岩石的空隙度，使岩石获得较好 的通透性，这样就更有利于含水量、气体和微生物的侵入。岩石崩解为较 小的颗粒，使表面积增加，更有利于化学风化作用的进行 。从这个意义上 说，物理风化是化学风化的前驱和必要条件。二、影响风化作用的因素(一) 气候因素 ：主要通过
10、温度和降水的变化来实现。在昼夜温差大的地 区有利于物理风化作用的进行。温度变化的频率比温度变化的幅度更为重要。昼夜温差大的地区对岩石的破坏作用也大。降水量大小在化学风化中 具有非常重要的作用。（二）地形因素：地形起伏、切割程度影响风化的强度、深度和保存风化物的厚度及分布情况。在地形高差很大的山区，一般风化的深度和强度大于平缓地区，但因斜坡上，岩石破碎后很易被剥落、冲刷而移离原地，所以风化层一般都很薄，颗粒较粗，粘粒很少；在平原或低缓的丘陵地区，由于坡度缓，地表水和地下水流动都比较慢，风化层容易不被保存下来。 特别是平缓低凹的地区风化层更厚。（三）地质因素：岩石的矿物组成、结构和构造直接影响风化
11、的速度、深度和阶段。深色矿物比浅色矿物易风化；粗粒岩石比细粒岩石易风化；多种矿物组成的岩石比单矿物岩石易风化；粒度相差大的和有斑晶的比均粒 的岩石易风化；有断裂、裂隙、节理、层理的岩石易风化。第二节 崩塌一、崩塌的特征1概念：陡坡上的岩体、土体、块石或碎屑层，在重力作用下，突然发 生急剧的快速下移（崩落、翻转和滚落），在坡角形成倒石堆或岩屑堆， 这种现象称为崩塌。2特征：速度快（一般为 5200m/s）；规模差异大（小于 1m3108m3）。崩塌下落后，崩塌体各部分相对位置完全打乱，大小混杂，形成较大石块翻滚较远的倒石堆。二、崩塌形成的条件和触发因素（一）形成条件： 1地貌条件：崩塌只能发生在
12、陡峻的斜坡地段。对于松散物组成的斜坡， 坡度需大于碎屑物的休止角45，黄土大于50，坚硬岩石大于5060。2 地质条件：在节理发育、构造破碎的坚硬岩层上，特别是具有垂直节 理的脆性块状结构的岩层上，容易发生崩塌。片理、劈理、岩层顺向和坡 向相一致的变质岩在它们的倾向和坡向一致的情况下容易发生崩塌；垂直 节理发育的黄土；构造运动强烈、地层挤压破碎、地震频繁的区域也容易 发生崩塌。3 气候条件：崩塌是和强烈的物理风化作用密切相关的。在气温日较差 和年较差大的干旱、半干旱区域，容易发生崩塌；冻融过程强烈的区域， 如东北、西北和青藏高原一些地区，冻融过程非常强烈，崩塌现象十分普 遍，主要出现在初冬和早
13、春季节。（二）崩塌的触发因素暴雨、强烈的融冰化雪、爆破、地震等是崩塌的触发因素。很多崩塌 都发生在暴雨时或暴雨后不久。暴雨增加了岩体和土体的负荷，破坏了岩 体和土体的结构，软化了粘土层，使上覆岩体和土体失去支持。人工过分开挖边坡，改变了斜坡外形，产生大规模崩塌。三、崩塌的类型1根据坡地物质组成划分（1）崩积物崩塌：山坡上已有的崩塌岩屑和沙土等物质，由于它们的 质地很松散，当有雨水浸湿或受地震震动时，可再一次形成崩塌。（2）表层风化物崩塌：在地下水沿风化层下部的基岩面流动时，引起 风化层沿基岩面崩塌。（3）沉积物崩塌：有些由厚层的冰积物、冲击物或火山碎屑物组成的 陡坡，由于结构舒散，形成崩塌。（
14、4）基岩崩塌：在基岩山坡面上，常沿节理面、地层面或断层面等发 生崩塌。2根据崩塌体的移动形式和速度划分（1）散落型崩塌：在节理或断层发育的陡坡，或是软硬岩层相间的陡坡， 或是由松散沉积物组成的陡坡，常形成散落型崩塌。（2）滑动型崩塌：沿某一滑动面发生崩塌，有时崩塌体保持了整体形态， 和滑坡很相似，但垂直移动距离往往大于水平移动距离。（3）流动型崩塌：松散岩屑、砂、粘土，受水浸湿后产生流动崩塌。这种 类型的崩塌和泥石流很相似。称为崩塌型泥石流。四、崩塌堆积地貌1. 崩塌下落的大量石块、碎屑物或土体堆积在陡崖的坡脚或较开阔的山麓 地带，形成倒石堆。2. 倒石堆的形态规模不等。结构松散、杂乱、多孔隙
15、、大小混杂无层理 倒石堆的形态和规模视崩塌陡崖的高度、陡度、坡麓基坡坡度的大小 与倒石堆的发育程度而不同。基坡陡，在崩塌陡崖下多堆积成锥形倒石堆； 基坡缓，多呈较开阔的扇形倒石堆。在深切峡谷区或大断层下，由于崩塌 普遍分布，很多倒石堆彼此相接，沿陡崖坡麓形成带状倒石堆。由于倒石堆是一种倾卸式的急剧堆积，所以它的结构呈松散、杂乱、 多孔隙、大小混杂无层理。3. 倒石堆发育的三个阶段：根据崩塌作用的强度以及后期的风化剥蚀，可以把倒石堆划分为三个 发育阶段： 正在发展中的倒石堆：陡峻，新鲜断裂面，坡度陡。 趋于稳定的倒石堆：较和缓的轮廓，岩块风化，呈上陡下缓的凹形坡， 表面碎屑有一定固结。 稳定的倒石堆：坡面和缓，呈上凹形，结构紧密，部分胶结，生长植被在高山峡谷区进行工程建设，特别是道路建设，常常会遇到倒石堆。 那些不稳定的倒石堆，很容易发生崩塌，下推力很大，可造成严重后果。 因此事先必须充分估计可能发生的剧变，采用各种有效措施。第三节 滑坡一、滑坡的特征斜坡上的大量土体、岩体或其他碎屑堆积物，主要在重力和水的作用 下，沿一定的滑动面做整体下滑的现象，称为滑坡。滑坡是一种具有较强破坏力的常见自然灾害。例如1955年 8月18 日 陇海铁路宝鸡附近卧龙寺车站东约2km处的渭河河谷阶
