《地质地貌学》第四章风化作用类型和影响因素
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风化作用深度讲解Weathering※风化作用的概念及类型定义:暴露于地表或近地表的岩石或矿物,在大气、水及生物的联合影响下,使原来岩石的物理性质或化学成分在原地发生改变的地质作用过程。
风化和剥蚀紧密相连,但风化一般不发生大规模的位移,剥蚀则具明显的位移。
根据风化作用的因素和性质分为三大类型:一、物理(机械)风化作用二、化学风化作用三、生物风化作用一、物理风化作用物理风化作用(Physical weathering,又称机械风化作用):地表或接近地表条件下岩石、矿物在原地产生的机械破碎而不改变其化学成分的过程。
物理风化作用的方式1.矿物岩石的热胀冷缩——温差风化2.岩石空隙中水的冻结与融化——冰劈作用3.岩石卸载(释重)——层裂4.岩石空隙中盐的结晶与潮解(1)岩石是热的不良导体,其表层和内部在昼夜及季节温差变化下不能同步膨胀或收缩。
(2)岩石中不同种类矿物的热膨胀系数也不同,温度变化会引起不同矿物的差异性胀缩。
1.温差风化由于昼夜温差变化使岩石发生胀缩差异而产生的崩解破碎现象。
2.冰劈作用岩石裂隙中水结冰膨胀,对裂隙周围产生压力,裂隙扩大,当温度上升至冰点以上时,冰重新融化并下渗填满空隙,再冻结时,又可使裂隙扩展。
如此反复,空隙不断扩大,从而使岩石崩解。
3.释重作用地下深处的岩石承受巨大静压力,岩石从地下深处上升到地表时,由于上覆静压力减小而产生张应力,形成一系列与地表平行的宏观和微观的内部破裂面。
4.盐的结晶与潮解干旱、半干旱地区,地壳表层岩石空隙中含盐分较多。
白天,烈日烤晒,气温升高,水分蒸发,当盐分浓度增加至过饱和时,发生结晶,体积膨胀(如明矾结晶体积增大5%,对两壁产生10kg/cm2),孔隙扩大;夜晚气温降低,盐分从大气中吸收水分而潮解、下渗,同时也将沿途盐分溶解下渗到新产生的空隙中,如此反复进行,则导致岩石崩解。
二、化学风化作用化学风化作用(Chemical weathering):地表岩石在水、氧及二氧化碳等作用下发生化学成分变化,并生成新矿物。
影响风化作用的因素♥影响风化作用的因素♥气候、地形和岩石性质是影响风化作用方式和速度的主要因素。
1、气候条件的影响对风化作用起重要影响的气候因素是气温和降水量。
高纬度寒冷地区或气候干旱的中低温度荒漠地区,降水量少或地面水多呈固态,生物稀少,主要盛行物理风化作用;气候潮湿而炎热的地区,植物繁盛,化学风化和生物风化作用普遍而强烈,岩石矿物被强烈分解,可形成厚达百米的风化壳。
不同气候带风化作用进行的程度有较大的差别,如下图所示。
不同气候带风化作用的强度和深度(据W.K.汉都林,1990)2、地形条件的影响地形对风化作用的影响,首先表现在高山区气候可产生垂直分带现象,不同的气候分带,其风化作用的方式和速度也随之不同;其次地形的陡缓对风化作用也有影响,缓坡地下水位高,植物生长茂盛,以化学风化和生物风化为主,而陡坡则以物理风化作用为主;坡向也影响风化作用,阳坡物理风化作用强,阴坡的化学风化作用更强烈一点。
3、岩石性质的影响岩石由矿物组成,矿物抗风化能力的强弱直接影响到岩石的风化作用速度。
以岩浆岩为例,微榄石、辉石、角闪石、黑云母等暗色矿物,比长石、石英等浅色矿物的抗风化能力弱,所以由暗色矿物为主要组成的超基性岩和基性岩比有浅色矿物为主要组成的酸性岩更易于风化。
抗风化能力不同的岩石在地表相间出露时,则会出现差异风化现象,易风化的岩石相对下凹,不易风化的岩石相对凸起。
花岗闪长岩中闪长岩包体差异风化现象岩石的裂隙发育程度对风化作用也有显著的影响。
裂隙发育增加了水和空气与岩石接触的面积,使风化作用易于进行。
被裂隙分割成块状的岩石,其棱角部位与外界接触面积最大,最易遭受破坏。
当风化作用进行到一定程度后,岩块棱角消失,趋于球形。
这种现象称为球形风化(图4)。
岩石的结构对风化作用有一定的影响,岩石结构较疏松、不等粒结构易于风化,粒度粗者较细者易于风化。
地貌学与第四纪地质学Geomorphology and Quaternary Geology风化作用—地貌过程的先导目录010203风化作用概念风化作用的类型影响风化作用的因素——地表或接近地表的坚硬岩石、矿物在原地与大气、水及生物接触过程中产生物理、化学变化而形成松散堆积物的全过程。
Weathering is the decay of rocks by biological, chemical,and mechanical agents with little or no transport.一、风化作用概念风化作用是岩石、矿物在地表或接近地表环境条件下“”的一种响应,其生成环境条件(平衡状态),相反则易风化。
物理风化化学风化生物风化二、风化作用的类型由于温度变化、水的冻融、盐类结晶等力的作用下,引起岩石的机械破碎,而不伴随有化学成分和矿物成分明显变化的现象。
主要发生在干旱寒冷的地区,风化深度相对较小。
岩石在水、氧及有机体等作用下所发生的一系列化学变化过程,引起岩石结构构造、矿物成分和化学成分的变化。
多发生于温暖潮湿的地方,风化深度可达百米以上。
生物的生命活动引起岩石的分解,一般可分为生物物理风化作用、生物化学风化作用。
本质上物理和化学风化两种方式物理风化为化学风化化学风化是物理风化的进行、互相影响、互相促进,但有之分。
1.物理风化作用方式:温差风化、冰劈作用、盐类的结晶与潮解、岩石卸荷……夜间吸收水分潮解白天烈日照晒结晶常见于温差大的干旱和半干旱地区常见于高纬度及高山区多发生在干旱及半干旱地区大型火成岩形成于地表深处围压很大的位置围压深部岩体节理A、深埋火成岩体膨胀及板页状剥离卸荷破裂——俗称洋葱结构美国约塞米蒂国家公园Half Dome的洋葱结构1.原始受力均衡2. 剥蚀作用3.调整,再均衡原理2.化学风化的方式①溶解作用②氧化作用④水化作用③水解作用化学风化的介质:①水;②大气(特别是氧气);③酸;④生物(从土壤水中去除离子,降低土壤矿物的化学稳定性,植物根系释放有机酸)⑤碳酸化作用根劈-生物物理风化地衣-生物化学风化蚁穴-生物化学风化露天采矿(人类)-生物物理、化学风化3.生物风化作用:生物的生命活动引起岩石的分解,包括生物物理风化作用、生物化学风化作用。
风化作用与地貌塑造风化作用是地球表面物质在风力作用下逐渐破碎和转移的过程,是地貌塑造中非常重要的作用之一。
通过长期的风化作用,地表岩石会逐渐疏松、破碎、褪色,最终形成各种独特的地貌景观。
本文将介绍风化作用的种类及其在地貌形成中的作用。
1. 物理风化物理风化是指地表岩石在风力作用下由于热胀冷缩、冻融、风蚀等物理因素而逐渐破碎和转移的过程。
在干旱区域,强烈的晴天气候和日夜温差大会导致岩石受热膨胀,然后夜间受冷收缩,最终形成岩石疏松和裂隙扩张。
同时,风沙的冲击也会使岩石表面逐渐磨损,形成风蚀地貌如雅丹地貌、风蚀洞等。
2. 化学风化化学风化是指地表岩石在大气、水、生物等化学物质的作用下发生化学反应,使岩石产生颜色变化、溶解、矿物变质等过程。
在酸雨、植物分泌物等影响下,岩石中的石英、长石等矿物会分解成黏土矿物和溶解性物质,逐渐使岩石表面变软、疏松,最终形成典型的化学风化地貌如喀斯特地貌、溶洞地貌等。
3. 生物风化生物风化是指植物根系、动物穴居活动等生物活动对地表岩石造成的破坏作用。
植物根系能够渗透到岩层裂隙中并通过生长运动使裂隙扩张,加速岩石物质的疏松脱落,促进岩石风化速度。
此外,动物穴居活动也会破坏地表岩石结构,促进风化作用进程。
生物风化对于地貌形态的塑造起到了不可忽视的作用。
综上所述,风化作用在地貌塑造中起到了至关重要的作用。
物理风化、化学风化和生物风化三者相互作用,共同导致了地表岩石的逐渐破坏和形态的演变,最终形成了多样化的地貌景观。
认识和理解风化作用对于地貌学研究具有重要的意义,也有助于我们更好地保护和利用自然资源。
【总字数: 546字】。
地质作用--风化1概念风化作用(weathering)是指地球和宇宙间、地壳表层与大气圈、水圈和生物圈之间物质与能量转化的表现形式。
风化作用是在大气条件下,岩石的物理性状和化学成分发生变化的作用。
作用的营力有太阳辐射、水、气体和生物。
按岩石风化的性质分物理风化和化学风化两种基本类型。
在岩石风化过程中,这两类风化通常是同时进行,而且往往是互相影响、又互相促进的。
2分类2.1物理风化物理或机械风化造成岩石分解。
机械风化的主要过程为海蚀,海蚀把碎屑物及其它微粒的大小减少。
但机械风化与化学风化环环相扣,如机械风化造成的裂缝会増加进行化学风化的表面面积。
岩石是热的不良导体,在温度的变化下,表层与内部受热不均,产生膨胀与收缩,长期作用结果使岩石发生崩解破碎。
在气温的日变化和年变化都较突出的地区,岩石中的水分不断冻融交替,冰冻时体积膨胀,好像一把把楔子插入岩石体内直到把岩石劈开、崩碎。
以上两种作用属物理风化作用。
(a)白天;(b)夜间2.2化学风化化学风化包含岩石成分的改变,常常引致其形态的崩溃。
这种风化会在一段期间反复发生。
溶解作用原理天然的降雨有些微的酸性,因为大气中的二氧化碳溶入雨水中,造成弱碳酸。
在未受污染的环境,雨水的酸碱值约为5.6。
因为大气中的二氧化硫及氮氧化物等气体会引起酸雨。
这些氧化物与雨水起反应形成更强的酸,令酸碱值降至4.5或3.0。
,由火山爆发或化石燃料而来,能够在雨水中成为硫酸,从而在落下的二氧化硫,SO2岩石上引起溶解作用。
2.3生物风化生物亦有可能参与物理风化(同时亦有化学风化)。
地衣及藓类植物在光秃秃的岩石表面生长,做成一个更为潮湿的化学微环境。
岩石被这些生物附上后会加强在岩石上表面微表层进行的物理与化学分解。
大范围的幼苗发芽及植物的根部除了在岩石上裂隙施加物理压力外,亦提供一个水及化学物的渗透渠道。
挖洞动物及昆虫分布在底岩附近的土壤表层亦会增加水及酸的渗透性和进行氧化过程的表面积。
风化作用对地质地貌的影响与评价地貌是地球表面地形的总称,它与地壳的构造、气候、地质作用等因素密切相关。
在地貌的形成过程中,风化作用起着重要的作用。
风化作用是指风对地表岩石、土壤等的侵蚀、破碎、搬运和堆积的过程,其对地貌的影响是多方面、多层次的。
风化作用对地貌的影响首先体现在地表形态方面。
风能够加速物质的侵蚀和搬运,形成不同的地貌类型。
比如,在荒漠地区,风作用下的沙丘波浪现象是一种常见的地貌现象。
沙丘背风面受风的冲击最大,而原地风向越大,则细沙被更远地输送,形成长形沙丘;反之,原地风尘越弱,则沙尘不易爬升到顶峰,形成低矮圆形沙丘。
此外,沙尘暴等自然灾害也是风化作用对地貌的一种表现,它能够改变地表的形貌,甚至带来环境的恶化。
其次,风化作用还会对地下地貌产生一定影响。
强烈的风化作用能够分解、破碎岩石,形成各种粒状物质,这些物质经过水体或地面的保护,会逐渐沉积进入地下。
长期以来,这些风化作用产物在地形抬升作用下,不断堆积,最终形成沉积岩和沉积构造。
这些沉积构造对地下水的富集和储存起着重要的作用。
例如,在干旱地区,风化作用引起的石膏、盐类等物质的富集,形成了特殊的含盐地下水层,为当地居民提供了必需的淡水资源。
此外,风化作用还会对土壤质地产生一定的影响。
风化作用能够分解岩石表层,形成土壤,而不同的岩石风化程度和风化产物的不同会导致土壤结构的差异。
比如,石灰岩的风化后会形成肥沃的石灰土,而花岗岩的风化产物则是颗粒较大的砾石土。
这些不同土壤的形成,对农业的发展和植被的分布产生重要的影响。
然而,就风化作用对地貌的评价而言,也存在一些负面影响。
在一些地区,强烈的风化作用会导致土地的退化和沙漠化的发生。
尤其是在人类进行大规模砍伐森林、过度开垦土地、不合理利用水资源的情况下,风化作用会被进一步加剧,加速土壤的侵蚀和水资源的流失,破坏生态平衡。
综上所述,风化作用对地质地貌的影响是具有深度和广度的。
它通过改变地表形态、影响地下地貌和土壤质地等方面,对地貌起着重要的塑造作用。
风化作用的类型及其特点一、风化作用的概述风化作用是指地壳上的岩石在长期的自然力作用下,经历了物理、化学和生物等多种过程而发生的破碎和变质现象。
风化作用可以分为物理风化、化学风化和生物风化三个主要类型。
接下来将对每种风化作用的特点进行详细介绍。
二、物理风化特点:•物理风化是自然力与岩石的直接作用,主要包括温度变化、水分作用和植物根系作用等。
•物理风化主要通过物理力量使岩石破碎和变形,不改变岩石的化学成分。
•物理风化对岩石的破坏主要体现在表面上,例如岩石的脱落、剥蚀等。
•物理风化的速率受到环境因素的影响,如温度变化幅度、水分的存在与否等。
•物理风化过程中破碎的岩石颗粒保持其原有的化学成分。
三、化学风化特点:•化学风化是指岩石与水、气体和其他物质发生化学反应而发生的破坏和变质现象。
•化学风化改变了岩石的化学成分,导致岩石的物理特性和结构发生变化。
•化学风化是一个相对缓慢的过程,需要长时间才能显著地改变岩石。
•水是化学风化的主要媒介,其溶解性以及酸性或碱性对岩石风化的影响很大。
•在化学风化中,一些矿物质会溶解,而另一些矿物质将被氧化、还原或水解。
四、生物风化特点:•生物风化是指植物和动物等生物体对岩石进行的破坏和变质作用。
•生物风化的主要作用是通过生物体的生长和活动改变岩石的物理性质和化学成分。
•根系的作用是生物风化的重要方面,其会通过渗透力和物理压力来破坏岩石。
•生物风化作用的速度较慢,但可以在较短的时间内产生显著的效果。
•生物风化通常在土壤或泥土中发生,这些物质为生物提供了滋养和生活的环境。
五、不同风化作用的关系•不同类型的风化作用通常是相互关联的,彼此之间的作用和影响相互交织。
•物理风化可以为化学风化提供更广泛的表面积,并促进化学反应的进行。
•生物风化可以通过根系侵蚀岩石,为物理和化学风化提供更多的机会。
•物理风化和化学风化的结合会加速岩石的破坏和变质过程。
•不同类型的风化作用相互作用,共同影响着地貌的形成和演变。
风化作用的速度主要取决于自然地理条件和组成岩石的矿物性质。
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。
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。
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(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.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,砂岩、页岩互层,页岩呈沟槽。
通过差异风化,我们可以确定岩层产状。
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。
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。
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。
影响岩石硬度的因素也可分为自然因素和工艺因素两大类:(1)岩石中石英及其他坚硬矿物或碎屑含量愈多,胶结物的硬度越大,岩石的颗粒越细,结构越致密,则岩石的硬度越大。