第六章 风化作用
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微专题——风化作用岩石的风化是地表常见的一种自然地理过程,几乎到处都能发生。
无论怎样坚硬的岩石,一旦出露或者接近地表,直接与水圈、大气圈、生物圈接触,在地表的物理和化学环境作用下,都会逐渐发生疏松、崩解和化学成分的改变,变成大小不等的岩屑和土层。
岩石发生物理的和化学的变化成为风化。
引起岩石变化的作用成为风化作用。
风化作用的实质就是岩石本身离开地壳深处高温、高压的条件,在出露或者接近地表后,为了适应地表常温、常压的新环境而必然发生的一种变化过程。
通常把风化作用分为物理、化学和生物风化作用三种。
因为生物风化对岩石的破坏效应,可以纳入物理的或化学的过程,所以,风化作用主要是物理风化与化学风化。
(一)物理风化作用物理风化作用是指岩石发生物理疏松崩解等机械破坏过程,一般不引起化学成分的改变。
1.因岩石卸荷释重而引起剥离作用。
形成于地壳深处的岩石,后来受到地壳运动的抬升,上覆的岩石逐步被蚀去,释放了原来受压的应力,由此而引起岩体膨胀。
当膨胀超过了弹性限度之后,岩石就会发生破裂而产生许多可见的裂隙或隐伏的纹理,成为卸荷裂隙。
这种作用成为剥离作用,在花岗岩分布地区最为常见。
2.外来晶体在岩石裂隙中的挤压作用。
存在于岩石裂隙中的水,在气温达到冰点凝固结冰时,体积膨胀,比原来增大9%左右。
它对裂隙周边壁施加很大压力,使岩石裂隙加宽加深。
当冰再融化时,水沿扩大了的裂隙向更深处渗入,再次冻结。
如此反复进行,就好像劈木材的楔子,不断使裂隙加深加大,以至于把岩石崩解成碎块。
岩石裂隙中的水,常常溶解着大量的矿物质,一旦水分蒸发,溶液浓度逐渐达到饱和,便结晶成盐类。
这时体积增大,产生膨胀压力,也可以使岩石迅速崩解。
在污染严重的大城市和工业区,雨水常常成稀薄的酸雨,它对石灰岩、大理石建筑物有强烈的腐蚀作用,发生的化学反应成石膏。
而石膏的结晶作用,使岩石薄片状崩解下来,这种作用应属于机械风化作用,但它又是化学作用的反应。
3.因温度变化而引起岩石体积发生膨胀与收缩作用。
第三章风化作用风化作用:在地表或近地表的环境中,由于温度变化、大气、水和水溶液及生物作用等因素的影响下,使岩石在原地遭受破坏的过程。
结果①机械破碎,岩石由大块裂成小块;②岩石矿物分解,一部分迁移走,一部分变成新化合物残留在原地分类物理风化,化学风化,生物风化一. 物理风化由于温度变化等自然因素的影响,使岩石在原地发生蹦解的作用。
常见的有温差风化、冰劈作用和盐类的结晶与潮解作用。
冰劈108kg/cm2盐40kg/cm2层状剥落二. 化学风化在大气、水和水溶液的作用下,岩石、矿物发生分解的作用。
常见的有溶解作用、氧化作用、水化作用、水解作用和碳酸化作用。
溶解作用:岩石中矿物溶解于水而产生分解和碳酸化的作用岩石中可溶性矿物被水溶解带走,岩石的孔隙度增大,硬度降低。
氧化作用:矿物与大气或水中的游离态氧发生反应,生成氧化物的作用。
铁帽赤铁矿针铁矿氧化作用所能达到的地带,称为氧化带,深度随岩石性质、裂隙发育程度和地下水情况而异。
水化作用:水分子结合到矿物晶格中的作用。
Fe 2O 3+n H 2OFe 2O 3·n H 2O 赤铁矿褐铁矿CaSO 4+2H 2OCaSO 4·2H 2O 硬石膏石膏水化作用常增大矿物体积,对围岩产生压力,促使其破裂;同时也造成矿物的硬度降低,削弱了岩石的抗风化的能力。
水解作用:在水中电离的矿物阴离子或阳离子与H 2O 离解成的H +和OH -相互结合,生成难电离的弱电解质的过程。
水解作用反应不可逆,通常是水中的H +置换矿物中碱金属离子,因此,发生水解作用的矿物主要是弱酸强碱盐组成的矿物。
水解作用导致矿物分解和岩石破坏,在表生地球化学中具有重要意义。
Mg 2SiO 4+ 4H 2O2Mg 2++4OH -+ H 2SiO 4镁橄榄石4K [AlSi 3O 8] + 6H 2OAl 4[Si 4O 10](OH)8+8SiO 2+4K ++4OH -钾长石高岭石胶体Mg 2SiO 4+ 4H 2O+4CO 22Mg 2++4HCO 3-+ H 2SiO 4水体含CO 2时水解作用加速三. 生物风化生物的生命活动引起地表岩石的分解破坏作用。