9第九章风化作用1
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风化作用风化作用:通过物理、化学、生物等作用,使地表或接近地表的岩石、矿物逐渐崩解、疏松或改变化学成分,变成岩屑和砂土,这种现象叫风化,这种作用称为风化作用。
根据风化作用的因素和性质可将其分为三种类型:物理风化作用、化学风化作用、生物风化作用。
岩石受到温度变化、冻融作用和其它机械作用力的影响,产生崩解、破碎,改变块体大小,而基本上不改变其化学成分的现象称为物理风化。
例如,白天在太阳光线照射下,岩石表面很快被晒热,而其内部随深度增加,增温渐小。
在夜晚情况刚好相反,岩石表面很快散热冷却,而其内部冷却较慢,这就造成了岩石表里的冷热不均,收缩和膨胀的不协调,日久天长便会发生裂纹和裂隙,这就是坚硬岩石崩解的开始。
顺着岩石裂隙进入雨水,冬季寒冷使水结冰,体积膨胀,扩大岩石裂隙,随之泥沙、矿物质充填缝隙。
在干旱季节,缝隙中的盐类重新结晶,也会产生很强的撑胀作用。
这些物理的或机械的破坏作用都会使岩石崩解破碎。
岩石在水、水溶液和空气中的氧与二氧化碳等的作用下,发生溶解、水化、水解、碳酸化和氧化等一系列复杂的化学变化,这种引起岩石成分和性质的变化叫化学风化。
它使岩石中可溶的矿物逐步被溶蚀、流失或渗透到风化壳下层,重新沉积。
残留原地的或新形成的多为难溶的稳定矿物。
化学风化的结果使原岩中的缝隙加大,孔隙加密,破坏了原岩的结构和成分,甚至使坚硬的岩层变成松散的土层。
岩石在生物活动的影响下所产生的机械破坏和化学变化称为生物风化。
如生长在岩石裂隙中的植物,由于其根系逐渐加粗、增长,使岩石裂隙受到像楔子一样劈裂作用,不断地使岩石裂缝扩大加深。
植物根系在岩石缝中一般可深达几十厘米到1米左右,甚至可达十几米,对周围岩石可产生10—15公斤/厘米2的压力。
一些小动物的挖掘和穿凿活动也会加速岩石的破碎。
生活在岩隙和土壤中的动物和植物,在新陈代谢过程中不断分泌出各种化合物,如碳酸、硝酸和各种有机酸等,对岩石起着强烈的溶蚀和破坏作用。
特别是一些微生物的活动,作用非常明显,它们有的可以吸收空气中的氮制造硝酸,有的能吸收CO2制造碳酸,有的能吸收硫制造硫酸。
第一节风化作用类型一、风化作用概述矿物和岩石在地表条件下发生机械破碎和化学分解的过程-风化作用。
根据风化作用性质和作用方式,风化作用类型分为:物理、化学和生物风化作用。
(一)物理风化作用地表岩石在原地发生机械破碎而不改变其化学成分,也不形成新矿物的作用过程-物理风化作用。
如,矿物岩石的热胀冷缩、冰劈作用、层裂和盐类物质结晶等均使岩石由大变小,以至完全破碎。
物理风化作用方式-热胀冷缩由于温差影响,尤其短时间温度骤变,岩石强烈热胀冷缩,发生破碎和剥落。
在沙漠地区,昼夜温差达70℃以上。
岩石由多种矿物组成,不同矿物具有不同的膨胀系数,差异性膨胀破坏了矿物间结合力,是岩石发生碎裂的主要原因。
冰劈作用水结冰时体积增加。
岩石裂隙中充填水,当温度降至0℃,水结冰过程发生膨胀,冻结和融化反复交替使岩石裂隙增多导致岩石崩裂。
层裂作用地下深处岩石,当上覆岩层被剥蚀,出露地表时压力消除,产生向上的膨胀力,形成平行于地面的裂隙。
盐类的潮解和结晶盐类物质夜间吸收水分溶解,白天蒸发失水结晶。
溶解与结晶交替。
(二)化学风化作用化学风化作用:受水、氧气和二氧化碳作用,地表岩石发生化学成分和矿物成分变化的作用过程。
作用方式:溶解、水化、水解、碳酸化和氧化作用等。
溶解作用水是溶剂,含有一定量的O2、CO2及其它物质,具较强的溶解能力。
不同矿物具有不同的溶解度:方解石>白云石>橄榄石>辉石>角闪石>长石>石英。
温度对矿物的溶解度有显著影响。
热带地区雨水充沛、气温高,岩石风化速率高。
水化作用矿物与水作用,吸收水分子加入到矿物晶格中,形成含水矿物。
如,CaSO4 + 2H2O CaSO4 ? 2H2O硬石膏石膏硬石膏转变为石膏,体积膨胀60%,对围岩产生压力。
同时,石膏溶解度较大,更加速岩石的风化和分解。
水解作用发生水解,形成含OH-的新矿物。
造岩矿物中硅酸盐和铝硅酸盐矿物易发生水解作用如:4K[AlSi3O8] + 6H2O Al4[Si4O10](OH)8+8SiO2+4KOHAl4[Si4O10](OH)8 + nH2O 2Al2O3?nH2O+ 4SiO2 + 4H2O溶于水中的CO2形成CO32-和HCO3-,与矿物中金属阳离子结合成易溶的碳酸盐而随水流失,原有矿物发生分解:CaCO3+CO2+H2O Ca2++2HCO3-4K[AlSi3O8] + 4H2O +2CO2 Al4[Si4O10](OH)8+8SiO2+2K2CO3氧化作用矿物中某些元素与氧结合形成新矿物:黄铁矿(FeS2)-硫酸亚铁(FeSO4)-硫酸铁[Fe2(SO4)3]-褐铁矿[Fe(OH)3]磁铁矿(Fe3O4)-褐铁矿[Fe(OH)3]大部分岩石和矿物中含有铁,氧化后使风化岩石表面常呈紫红色和铁褐色。
风化作用风化作用:通过物理、化学、生物等作用,使地表或接近地表的岩石、矿物逐渐崩解、疏松或改变化学成分,变成岩屑和砂土,这种现象叫风化,这种作用称为风化作用。
根据风化作用的因素和性质可将其分为三种类型:物理风化作用、化学风化作用、生物风化作用。
岩石受到温度变化、冻融作用和其它机械作用力的影响,产生崩解、破碎,改变块体大小,而基本上不改变其化学成分的现象称为物理风化。
例如,白天在太阳光线照射下,岩石表面很快被晒热,而其内部随深度增加,增温渐小。
在夜晚情况刚好相反,岩石表面很快散热冷却,而其内部冷却较慢,这就造成了岩石表里的冷热不均,收缩和膨胀的不协调,日久天长便会发生裂纹和裂隙,这就是坚硬岩石崩解的开始。
顺着岩石裂隙进入雨水,冬季寒冷使水结冰,体积膨胀,扩大岩石裂隙,随之泥沙、矿物质充填缝隙。
在干旱季节,缝隙中的盐类重新结晶,也会产生很强的撑胀作用。
这些物理的或机械的破坏作用都会使岩石崩解破碎。
岩石在水、水溶液和空气中的氧与二氧化碳等的作用下,发生溶解、水化、水解、碳酸化和氧化等一系列复杂的化学变化,这种引起岩石成分和性质的变化叫化学风化。
它使岩石中可溶的矿物逐步被溶蚀、流失或渗透到风化壳下层,重新沉积。
残留原地的或新形成的多为难溶的稳定矿物。
化学风化的结果使原岩中的缝隙加大,孔隙加密,破坏了原岩的结构和成分,甚至使坚硬的岩层变成松散的土层。
岩石在生物活动的影响下所产生的机械破坏和化学变化称为生物风化。
如生长在岩石裂隙中的植物,由于其根系逐渐加粗、增长,使岩石裂隙受到像楔子一样劈裂作用,不断地使岩石裂缝扩大加深。
植物根系在岩石缝中一般可深达几十厘米到1米左右,甚至可达十几米,对周围岩石可产生10—15公斤/厘米2的压力。
一些小动物的挖掘和穿凿活动也会加速岩石的破碎。
生活在岩隙和土壤中的动物和植物,在新陈代谢过程中不断分泌出各种化合物,如碳酸、硝酸和各种有机酸等,对岩石起着强烈的溶蚀和破坏作用。
特别是一些微生物的活动,作用非常明显,它们有的可以吸收空气中的氮制造硝酸,有的能吸收2制造碳酸,有的能吸收硫制造硫酸。