风化作用的概念及类型
普通地质学课件——第十章风化作用
风化（等粒结构、块状结构），疏松多 孔容易风化。
3.节理发育状况
节理越发育越容易风化。
第三节 风化作用的产物
一、风化产物及特征
1.碎屑物质：主要是物理风化作用的产物，也有一 部分是岩石在化学风化过程种完全分解的矿物 碎屑。包括岩石碎屑和矿物碎屑，是碎屑沉积 物的重要来源。
4Fe3O4+O2=6Fe2O3 在地表常形成的铁帽是寻找原生矿物的重要标志。 （二）溶解作用——水是溶剂，自然界中的水总会
有一定数量的O2、CO2和一些酸、碱物质，因此 具有较强的溶解能力，能溶解大多数矿物。 1.石灰岩和白云岩与CO2、水的作用 CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2（重碳酸钙） 2.含硫酸的水的作用 CaCO3+H2SO4=CaSO4+CO2+H2O
第十章 风化作用
风化作用：指地表及接近地表的岩石，在 大气、温度、水和生物的影响下，使原来 的岩石在物理性质或化学性质上发生改变 的地质作用。
第一节 风化作用的类型
按照风化作用的性质和方式，可分为三种类型：物理 风化作用、化学风化作用、生物风化作用。 一．物理风化作用
物理风化作用它是地表岩石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。 主要方式有： 1．矿物岩石的热胀冷缩． 2．冰劈作用
2.溶解物质——是化学风化和生物风化作用的产物。 一部分是以溶液形式被水带走（K Na Ca Mg 等元素的碳酸盐硫酸盐氯化物以及少数Mn、 P的氯化物）它是化学沉积物的主要来源。另 一部分是SiO2 以胶体溶液形式被水带走。
3.难溶物质：一些相对不活跃的Fe、 Al 等元素残留 物在原地，形成褐铁矿、黏土矿和铝土矿。
风化作用
1) 长石类
在物理风化作用下，长石易沿解理面破碎。在化学风化作用下,受各种酸的作用而分解：
长石→ 水云母＋K+、Na+、Ca2+→ 高岭石（蒙脱石）+SiO2→ 蛋白石＋三水铝石
不同种类的长石中，钾长石比斜长石稳定，酸性斜长石又较基性斜长石稳定。
风化作用
地表和接近地表的岩石，在温度变化、水、空气及生物的作用和影响下所发生的破坏作用，称为风化作用。可分成两种主要类型：
1、物理风化作用：是指岩石只发生机械破碎而化学成分未改变的风化作用。物理风化的结果是形成各种碎屑物质。
2、化学风化作用：指岩石在氧、水和溶于水中的各种酸、以及生物的作用下，发生化学分解的风化作用。
1）矿物成分， 2）结构构造， 3）气候条件
岩石破碎 →Ca、Na、Mg、K带出→ 水云母或蒙脱石 → 高岭石 →含水氧化铁+蛋白石+铝土矿。
6、风化产物
母岩风化后形成的产物按其性质可分为三类：
1）碎屑物质 这是母岩机械破碎的产物。
2）不溶残余物质 是母岩在分解过程中新生成的矿物。
5）粘土矿物
为沉积岩的重要造岩矿物。由于此类矿物是在地表条件下形成的，故在一般风化作用下只发生机械破碎，而无化学分解现象。
6）碳酸盐矿物
主要为方解石和白云石。这类矿物在酸性水中极易溶解，而在极干燥的气候条件下，可由物理风化作用破碎成碳酸盐碎屑。
5、以橄榄石最易风化，辉石次之，再其次是角闪石。在化学风化作用下，尤其是在碳酸的作用下，这类矿物首先分解出Ca2＋、Mg2＋、Fe2＋阳离子，形成重碳酸盐，溶于水中被带走；在氧化作用下,这类矿物中的低价铁氧化成高价铁，形成含水的氧化铁矿物而残积在风化地区、故其风化产物多呈红色、褐色及棕色。
风化作用_普通地质学
倒石锥
二、残积物 ——岩石风化后在原地残留的物质。
残积物的特征：
1.为残留原地的碎屑物以及新形成的残留下的矿物；
2.岩石碎屑物质大小不均，棱角显著，结构松散， 不具
层理。可在山麓处堆积成倒石锥。其下部可形成 残余砂 矿； 3.可形成覆盖在基岩上的风化壳。
三、风化壳
——在地壳的表层由风化残积物
（钠长石）
（高岭石）
（石英）
三、生物风化作用
---生物活动对岩石造成的物理或化学破坏作用。
（一）生物物理风化作用
1.根劈作用——树根对岩石的劈裂作用 2.穴居动物破坏作用——打洞对岩石造成 的破坏作用
（二）生物化学风化作用
1、生物的新陈代谢作用； 2、生物遗体腐烂分解的产物引起岩石的溶解，从而 破坏岩石。
三、岩石特征
1.岩石成分
岩石抗风化能力的强弱与它所含 矿物成分和数量有密切的关系.
三、岩石特征
1.岩石成分
常见矿物的抗风化能力由小到大的次序为： 方解石 橄榄石 辉石 角闪石 长石 云母 粘土 矿物 石英 单矿物组成的岩石与复矿岩相比，其抗风化能力 更强。
花岗岩风化外貌
2.岩石的结构、构造
致密、坚硬程度越高,岩层厚度越大越难风化
上述三类风化作用在大多数情况下都是相伴而
生，相互影响和促进，共同破坏着岩石。
第八章 风化作用
第一节 风化作用的概念及类型
第二节 影响风化作用的因素
第三节 风化作用产物及风化壳的概念
第二节 影响风化作用的因素
一、气候——通过气温、降水量以及生物繁衍表现出来
高寒、干燥地区：生物稀少、降水呈固态或很少－盛行物理风化作用
1、矿物岩石的热胀冷缩使岩石破坏
风化作用有哪些类型其特点是什么
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。
地球科学概论第九章 风 化 作 用
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。
5.风化作用
球状风化
第二节 影响风化作用的因素
2.2气候因素对风化的影响 气候因素包括：气温高低、降水量多少和降水 量季节分配及由此决定的生物繁盛程度。 潮湿炎热气候区——化学风化及生物风化作用 强，矿物和岩石被强烈分解，风化产物厚。 干旱寒冻气候区——降水少，植被较少，化学 风化和生物风化作用较弱，主要以物理风化作 用为主，岩石风化产物是带棱角的碎屑为特征。
CaAl2Si2O8·2NaAlSi2O8+4CO2+(3+n)H2O→ 斜长石 Ca(HCO3)2+2NaHCO3+Al2Si4O10(OH)2·nH2O+2SiO2 粘土矿物
1.2.2 化学风化作用
（4）氧化：为大气和水中的游离氧与矿物化 合成氧化物的过程。
例如：黄铁矿（FeS2）→褐铁矿（Fe2O3·11H2O）
1.2.1 物理风化作用
（5）层裂或卸载作用 深部的岩石处于上覆岩石的强大压力之下，一 旦因上覆岩石剥去，压力解除，岩石随之而产 生向上或向外的膨胀，形成平行于地面的层状 裂隙。
层裂 ——广西桂林猫儿山
球状风化
阳春花岗岩石蛋
融冻风化
1.2.1 物理风化作用
物理风化作用的产物 残积物：在缓坡地带，风 化物原地残留成为残积物。 坠积物：风化的岩块因重 力下滑，坠落在坡麓形成 坠积物。形成下部宽、上 部尖的倒石堆。 氧化铁、锰等有色成分随 水渗入会出现红色或黑的 的风化晕。 右图为褐铁矿晕圈。
生物风化
第二节 影响风化作用的因素
基岩风化的强弱或快慢受许多因素的影响，起主要作用的是岩 石自身的性质和基岩所处的气候环境。 2.1 岩石性质对风化的影响 岩石的矿物性质——矿物品种多的、颜色深和杂色的、颗粒大 和大小差异大的岩石较易风化。 岩石成分——岩石抗风化能力的强弱与它所含矿物的成分和数 量有密切关系。 主要造岩矿物中抵抗风化能力由小到大的次序是：橄榄石、钙 长石、辉石、角闪石、钠长石、黑云母、钾长石、白云母、粘 土矿物、石英、铝和铁的氧化物。方解石也属于易风化矿物。 含Fe、Mg的超基性岩、基性岩比富含石英的酸性岩浆岩容易风 化。 岩石的结构构造——岩石中矿物和碎屑物颗粒的粗细、分选程 度及交结程度等结构特征决定着岩石的致密程度和坚硬程度。 疏松多孔或粗粒多孔的岩石比细粒致密而坚硬的岩石易于风化。 另外，节理发育的岩石易于风化，有时可形成球状风化。
高中地理第10章 风化作用
水解+碳酸化→花岗岩风化
舒良树摄
“红楼梦”电视剧中的顽石（黄山）
⑸ 氧化作用 (oxidation)
水解+碳酸化→花岗岩风化
矿物被氧化后可形成新矿物。在地表富氧条件下,某些矿物中
4. 常见的风化地貌 ◆ 四种常见风化地貌区： 花岗岩区;垂直节理发育的红色碎屑岩区;垂直节理发育的杂色 砂岩区;X节理发育的岩石区 ◆ 在花岗岩发育区，以圆滑的石蛋地貌为特征，如黄山、三清 山、厦门鼓浪屿所见；
在垂直节理发育的红色碎屑岩区，以秀丽的丹霞地貌为特征。 南方非常普遍，如广东丹霞山、江西龙虎山；
二、残积物 (eluvium) 岩石风化后残留原地的物质。
1. 特征：结构松散、大小不一、棱角显著、没有层理。 2. 矿产：◆ 抗风化力强的重矿物如金刚石、金、锡石可残留原地，富集
成残积型砂矿。◆ 若岩石中活动组分被水带走，稳定组分Fe、Al残留原 地，可富集成残余型砂矿。
三、风化壳
基岩上由风化产物组成的不
◆多发生在蒸发量大于降水量的半干旱地区。如哈密。
舒良树摄
天山玉希达坂碱性岩中的卸载节理
新疆天山艾肯达坂花岗岩中的水平与垂直节理
舒良树摄
舒良树摄
盐分结晶撑裂作用 ：鼓包状盐碱沼泽地 (哈密)
二、化学风化作用 (chemical weathering)
1. 基本特征 ●岩石在水、氧、二氧化碳作用下,发生化学分解； ●不仅破坏岩石，而且发生化学反应，形成新矿物； ●温湿的南状风化-褐铁矿晕圈
舒良树摄
球状风化 形成过程
风化作用
3、水解作用：
K2O· 2O3· Al 6SiO2+nH2O=Al2O3· 2SiO2· 2O+4SiO2· 2O+2KO 2H nH H 正长石 高岭土 蛋白石 Al2O3· 2SiO2· 2O+nH2O=Al2O3· 2O+2SiO2· 2O 2H nH 2H 高岭土 铝土矿
第一节 风化作用的类型
第一节 风化作用的类型
二、化学风化 2、水化作用：岩石中的一些矿物与水接触后，其
分子可以与水分子结合，形成新的含水化合物， 这一过程称为水化作用。如：
CaSO4+2H2O=CaSO4· 2O 2H 硬石膏 石膏 Fe2O3+nH2O= Fe2O3· 2O nH 赤铁矿 褐铁矿
第一节 风化作用的类型
2、生物化学风化：
第一节 风化作用的类型
二、化学风化 • 不同矿物的溶解度
第一节 风化作用的类型
二、化学风化 • 根据溶解度对矿物的分类：
（1）极易溶矿物：K、Na的各种化合物； （2）易溶矿物：Ca、Mg、Fe、Mn、Al的卤化物和 硫酸盐； （3）微溶矿物：Ba、Sr、Zn等的硫酸盐等； （4）难溶矿物：Zn、Ca、Mg等的硅酸盐和Cu、Pb 的碳酸盐； （5）极难溶矿物：Fe、Al等的氢氧化物。
新生盐类形成导致的岩石破碎的过程，称为盐风 化。
• 机制：
第一节 风化作用的类型
一、物理风化 • 实验：
一块花岗岩标本在Na2SiO4溶液浸泡17小时，然后 在1050C下干燥7小时。43次后岩石破碎。
第一节 风化作用的类型
二、化学风化
化学风化的概念：岩石与水、水溶液和空气中
的氧、二氧化碳等接触，由于溶解、水化、水 解、碳酸化以及氧化等作用发生的化学成分和 化学性质的变化， 称为化学风化。 主要有五种类型。
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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。
溶解作用
水化作用
水解作用
碳酸盐化作用
氧化作用
1.溶解作用(dissolution)
岩石或矿物溶于水的作用。
矿物溶解度能力：
石盐＞石膏＞方解石＞白云石＞橄榄石＞辉石＞角闪石＞长石＞石英
结果：易溶组分流失，难溶组分残留原地，致使岩石空隙增大，密实程度减小，利于剥蚀。
石膏硬石膏CaSO 4＋2H 2O =CaSO 4·2H 2O 2.水化作用（hydration ）
有些矿物吸收一定数量的水，并加入到矿物晶格中，转变为含水矿物。
例如：硬石膏与水作用后形成石膏，体积增大60%，对周围岩石产生很大压力，因而加快了物理风化的破坏作用。
3.水解作用
盐类矿物（强碱弱酸或强酸弱碱盐）遇水后发生水解并与H2O 中的OH-、H+反应生成新的矿物（含OH-）。
如：
4K(AlSi3O8)+6H2O→Al4(Si4O10)(OH)8+8SiO2+4KOH （钾长石）（高岭石）
Al4(Si4O10)(OH)8+nH2O→Al2O3.nH2O+4SiO2+4H2O （高岭石）水铝石（铝土矿）
33
Ca(HCO 3)2（溶于水）
CaCO 3＋CO 2＋H 2O =
石灰岩（不溶于水）4.碳酸化作用(Carbonation)
水溶液中溶有CO 2，离解出H +和OH -，以及CO 2-和HCO -，遇碱金属或碱土金属时形成碳酸盐。
桂林地区结石的发病率往往较其它地区要高，很重要的因素就是饮用水中含的钙质太高。
高岭石
正长石4KAlSi 3O 8＋2CO 2＋4H 2O=Al 4Si 4O 10(OH)8＋8SiO 2＋2K 2CO 3富含游离二氧化碳的水比纯水对碳酸盐和原生铝硅酸盐矿物的破坏更为剧烈。
正长石与含二氧化碳的水作用后，能使正长石分解。
5.氧化作用（Oxidation）
①矿物中元素与氧结合，形成新矿物。
2FeS2+7O2+2H2O→2FeSO4+2H2SO4→Fe2(SO4)3+4Fe(OH)3黄铁矿→硫酸亚铁→硫酸铁+褐铁矿（铁帽）
②矿物中的变价元素从低价变成高价：
4Fe3O4+O2+18H2O→12Fe(OH)3
磁铁矿→褐铁矿
铁帽
氧化带
金属硫化物矿脉
三生物风化作用（biological weathering）生物生长和生命活动对岩石、矿物产生的破坏作用。
生物风化作用的方式
生物物理风化作用
生物化学风化作用
1.生物物理风化作用
生物活动使岩石产生机械破坏。
1.植物根劈
2.动物钻洞、挖土
3.人类活动
生长在岩石裂隙中的植物，随着根系长大，对裂隙壁挤压，使裂隙扩大，从而引起岩石破坏。
动物机械破坏（穴居、践踏等）
2、生物化学风化作用
1.遗体腐烂分解，形成有机酸和气体（CO2、H2S）、腐蚀岩石；遗体在还原环境中，形成腐殖质，促进岩石分解。
2.植物生长（选择吸收元素、
分泌酸溶液腐蚀岩石）。
3.微生物分泌酸类。