第二章岩石风化和风化类型
岩石风化分类

岩石风化分类岩石风化是地球表面的各种形态变化的总称,是各种地质构造区的特征,也是地球演化的重要组成部分。
它也是人们对地质科学的研究。
岩石风化是由水、空气、有机物和其他因素,如植物和天然变化的作用共同造成的,包括地面的沉积作用,地表的地貌、土壤和底层岩石的变化,以及岩石中物质从一种态变到另一种态的变化。
二、岩石风化分类岩石风化分为三大类:1、化学风化;2、物理风化;3、生物风化。
1、化学风化化学风化是指水及其他溶液中的化学反应,对岩石中物质进行氧化、还原、缓蚀及溶解等变化,从而使岩石的结构破坏。
主要有碳酸风化、氯化风化和氧化风化等。
2、物理风化物理风化是指地表的温度、湿度变化,以及冰川运动或风力等引起的岩石结构的破坏。
主要有裂隙及裂缝风化、崩落风化、分层风化、折痕风化等。
3、生物风化生物风化是指植物或动物对岩石结构的影响,其最明显的特征是岩石表面上出现植物腐殖质和质素。
其中咀嚼风化、吸食风化、分苗风化和采石风化等是最常见的。
三、岩石风化的重要作用岩石风化不仅决定了地球表层的形态,也为人们提供了必要的条件来建立起多样的地貌形态。
同时,岩石风化也是地球表层营养物质的来源之一,是原始植物和动物进化的基础。
岩石风化是地质学中重要的研究内容,也是我们了解地球演化史的重要途径。
四、岩石风化的观测方法根据岩石风化类型,人们采用不同的方法观测岩石风化特征。
常用的观测方法有:(1)外观观测法。
外观观测法是对岩石表面的形态进行客观描述,包括岩石的局部及其整体形态,以及破坏痕迹的形状、大小、深浅等。
(2)实验室实验法。
实验室实验法是根据岩石的化学成分、岩性、结构特征,以及化学成分的细微变化,进行物理、化学、矿物动力学等实验研究,以了解岩石风化的类型和程度。
(3)地面观测法。
地面观测法是根据岩石地表的破坏情况以及岩石体内的板岩结构,来判断岩石风化的类型、时间和程度。
(4)影像观测法。
影像观测法是根据岩石表面的变化,以及岩石表面的周围环境,如距离江河、湖泊、沼泽等,以及对岩石表层进行比较,来观测岩石风化状况。
土壤学第二章 岩石风化和土壤形成及土壤剖

全文电子教材土壤与土壤资源学(上篇:土壤学)林学专业第二章岩石风化和土壤形成及土壤剖面第一节岩石风化一、风化作用的概念及类型当岩石处在风化它的环境条件下时,它是很稳定的,但一旦条件发生的变化,为了在新的条件下达到平衡,岩石必然发生相应的变化。
位于地壳深部的岩石,由于地质作用的结果露出地表,岩石本身因外压力的减少而产生膨胀,导致岩石产生缝隙和裂纹。
同时岩石与大气接触以后,受到各种自然因素(主要是水、热及空气等)和生物的影响,这种影响是长期的和复杂的。
根据外界因素对岩石作用的性质,可以将风化作用区分为物理风化和化学风化。
当然,在自然界这两类作用是紧密相联系的,有时很难把它们区分开来。
生物的活动,就其对岩石或矿物的作用性质而言,也是以物理或化学的方式作用于岩石矿物的。
也有人将生物活动所引起的岩石或矿物的风化,称为生物风化。
由于地球表面广泛的存在着大量的生物,它们在风化过程中起着积极的影响,以至在自然界中地表物质的风化过程几乎都有生物参加。
从原始幼年土形成来看,风化过程先于土壤形成,风化过程先产生形成原始土壤的母质,因此风化过程可以说是土壤形成的基础。
从现代的土壤形成和发展来看,风化过程则是成土过程本身的一部分。
(一)物理风化过程物理风化又称为机械崩解作用,主要是由温度变化、水分冻结、碎石劈裂以及风力、流水、冰川的磨擦力等物理因素的作用所引起的。
温度变化可以引起物质产生热胀冷缩。
岩石是由各种矿物组成的,而各种矿物的热学性质是不同的,例如石英的热膨胀系数为0.0000075,而正长石为0.000020,当昼夜或季节温度变化时,在矿物之间的接触面上产生张力,使岩石产生裂隙和崩解。
粗粒结晶的花岗岩,由于结晶矿物的膨胀幅度较大,这种作用更为明显。
含有暗色矿物的岩石,由于提高了岩石的热辐射能力,温度变化比较大,因此像玄武岩、辉长岩及辉绿岩等一些深色岩石,常产生剥蚀现象。
而由单一矿物集合的岩石或浅色岩石(如石灰岩、石英岩等),受到温度的影响较小,崩解也比较慢。
岩石风化程度的定量分类

岩石风化程度的定量分类
岩石风化的程度可以分为未风化、微风化、中等风化和强风化四个等级。
1. 未风化:岩石岩质新鲜,偶见风化痕迹,岩石组织结构未变。
2. 微风化:岩石岩质新鲜,沿着节理面有些铁锰质渲染的痕迹或略有变色,有少量的风化痕迹,没有疏松物质,矿物质和岩石的组织结构基本没发生改变。
3. 中等风化:岩石构造层理清晰,但被节理裂隙切割成岩块状,裂隙里填充着少量风化物;结构部分破坏,矿物质的成分基本没发生变化,只沿着节理面出现了次生矿物;锤击声音脆,岩体不容易击碎,用镐难挖掘,岩芯钻方可钻进。
4. 强风化:岩石构造层理不清晰,已被节理裂隙切割成岩块状或大块状,有较多风化裂隙,结构大部分破坏,矿物质的成分发生变化;岩石用手捏可以碎成砂砾,用镐可以挖掘,岩芯钻方可钻进。
岩石的风化作用

岩石的风化作用岩石风化是指岩石在自然界中受到风、水、冰等力量的作用下逐渐破坏和分解的过程。
这个过程经常发生在地表或地下,也是岩石变质作用和岩浆作用的起始阶段。
岩石风化是地球科学中很重要的一部分,对于研究地质学和地貌学都有很大的帮助。
岩石风化的形式有很多种,比如物理风化、化学风化、生物风化等等。
其中,物理风化是指自然界中机械力量对岩石的破坏作用,包括温度变化、冻融作用、风刮作用等。
化学风化是指化学反应对岩石的破坏作用,例如酸雨、氧化作用、水解作用等。
生物风化则是指生物体对岩石的破坏作用,例如植物根系的生长、动物的侵蚀等。
岩石风化的过程可以分为三个阶段:首先是物理风化,随着时间的推移,化学风化和生物风化逐渐加强。
物理风化的主要作用是将岩石破碎成较小的颗粒,从而为化学风化和生物风化提供了更多的表面积,加速了这两个阶段的作用。
化学风化是岩石风化中最常见的形式之一。
在化学风化过程中,岩石中的矿物质受到水、酸、氧气等物质的作用,逐渐破坏和分解。
例如,石灰岩受到酸雨的侵蚀会产生碳酸氢钙,导致石灰石逐渐溶解。
生物风化是岩石风化中最为神奇的一种形式之一。
生物体的侵蚀作用可以分为生物物理作用和生物化学作用。
例如,植物根系的生长会使岩石破裂,而动物的侵蚀则是通过摩擦、啃咬和腐蚀来实现的。
岩石风化在地球科学中有着极其重要的地位。
它是岩石变质作用和岩浆作用的起始阶段,也是地貌演变的重要因素之一。
岩石风化还对于环境保护和资源开发等有着重要的作用。
例如,岩石风化可以改善土壤质量,促进植物生长,从而保护生态环境。
岩石风化是地球科学中的重要内容。
它不仅有着科学意义,还有着极其重要的现实意义。
加强对岩石风化的研究,对于推进地球科学的发展和环境保护都有着重要的作用。
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。
第二章 风化作用与坡地地貌(1)

水、泄水等改变坡体原始平衡状态的人类活动,都会诱 发 崩塌活动。
三 、 坡 地 重 力 地 貌 类 型 ——
(三) 崩塌堆积地貌
倒石堆: 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。
1. 倒石堆结构特点:
水化作用是指水与一些不含水的矿物相化合 , 水参与到矿物的晶格中,改变了原来矿物的分子 结构 , 形成新的矿物。如硬石膏经水化作用形 成石膏 。 CaS04 十 2H2O 一→ CaS04 · 2H2O 硬石膏 石膏 水化作用的结果 , 密度降低引起体积膨胀,岩 石硬度变小。如硬石膏水化成石膏后 , 体积要 膨胀30%, 加速了岩石的物理崩解。
物 理 风 化 作 用
寒带潮湿区 著。 或高山顶部雪线附近最为显
—
一 、 风 化 作 用
— 物 理 风 化 作 用
(2)岩晶的撑涨作用 溶解着大量矿物质的水进入裂隙,水分蒸发盐类 结晶,裂隙体积增大,导致岩石崩解。干旱地区 常见;酸雨污染严重的地区常见。
如过饱和明矾溶液结晶后体积增大0.5%,对围岩 产生4MPa的压力。
一 、 风 化 作 用
— 生 物 风 化 作 用
(三)生物风化
生物风化(biological weathering): 由生物的生命活动引起岩石的破坏过程。
生物物理风化作用 生物风化作用 生物化学风化作用
据目前的研究成果表明,任何一种矿物、岩 石的破坏,在某种程度上或多或少都有生物 作用的参与。 生物化学风化作用更为普遍些。
二 、 风 化 壳
(三)影响风化壳发育的因素
1. 2. 3. 4. 气候条件 地貌条件 岩性条件 时间因素
科学知识:岩石的风化作用

岩石的风化作用风化作用是指接近或露出地表的岩石,在太阳辐射、大气、水及生物作用下,在原地发生崩解、破碎、分解等一系列物理和化学过程。
根据作用于岩石的因素和作用的结果,风化作用可分为三种类型:(1)物理风化:指温度变化以及岩石空隙中水和盐分的物态变化,使岩石和矿物发生机械破坏而不改变其化学成分的过程。
岩石的热胀冷缩:受太阳暴晒和昼夜温差急剧变化,岩石内部和表面以及各种矿物之间产生胀缩不均,形成裂纹。
天长地久,岩石表面就会逐步解体而层层剥落。
岩石受构造运动等的影响:岩石裂隙和节理会发生破裂作用。
地表岩石空隙中水的冻结与融化:地表岩石空隙总的水在气温降低至冰点以下时就会结冰,体积比原来增大1/10左右。
冰对岩石空隙两壁产生的巨大压力会扩大和增加岩石的空隙。
融水和冻结交替作用,扩大裂缝,使岩石破碎崩解。
(冰劈或寒冻风化作用)(2)化学风化:溶解作用、水化作用、水解作用、氧化作用。
结果:破坏了原有的岩石矿物,产生新的黏土矿物。
(3)生物风化:生物在其生长和其他生命活动中,对岩石和矿物产生的破坏作用。
生物在生长过程中对岩石和矿物所产生的机械风化:根系的嵌入使岩石发生胀裂和崩解的作用——根劈作用;动物的挖掘和穿凿活动,使岩石破裂。
生物的化学风化作用:生物在光合作用和呼吸作用中产生大量的氧和二氧化碳,成为反应剂,参与矿物的氧化作用和还原作用。
植物通过根的分泌和吸收,对周围矿物的分解与元素的迁移发生作用。
生物残体和排泄物经微生物的分解转化,可形成各种可溶于水的化合物。
微生物的作用:它们有的可吸收空气中的氮合成硝酸;有的可吸收空气中的二氧化碳合成碳酸;有的吸收各种硫化物制造硫酸;微生物还可分泌大量的有机酸和腐殖质酸,这些酸类可对岩石产生强烈的腐蚀作用。
岩石风化的三种类型

岩石风化是指岩石在地表或地下受到大气、水文、生物和地理等外力作用下,逐渐破碎和分解的过程。
根据不同的风化过程,岩石风化可以分为以下三种类型:
1. 物理风化(Mechanical Weathering):
物理风化是由于岩石受到自然力的作用而发生的破碎和分解。
这些自然力包括温度变化、冻融作用、风蚀和压力等。
温度变化引起的热胀冷缩和冻融作用使岩石表面产生裂缝和破碎。
风蚀和压力也会导致岩石表面的碎裂和剥落。
2. 化学风化(Chemical Weathering):
化学风化是由于水、氧气、二氧化碳等化学物质与岩石发生作用而导致岩石溶解、分解或改变成其他物质的过程。
水是化学风化中最常见的作用介质,通过水的作用,岩石中的矿物质可以被溶解或水解。
氧气和二氧化碳也会与岩石中的矿物质发生氧化和碳化反应,使岩石发生化学变化。
3. 生物风化(Biological Weathering):
生物风化是由植物和动物的生长、代谢和作用导致的岩石分解和破碎。
植物的根系可以渗透到岩石裂缝中,通过根系的生长和膨胀导致岩石破碎。
动物也可以通过挖洞、穿孔和磨蚀等行为促进岩石风化过程。
这三种类型的风化通常不是单独发生的,它们通常相互
作用,共同导致岩石的风化过程。
岩石风化是地质学中重要的过程,它对于岩石的形成和地貌的演化起着关键作用。
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(紫色土)
● 洪积物 是山洪夹杂泥沙和碎石沉积在山前 谷口一带的一种运积母质。洪积母质往往形成扇 形,称为洪积扇。洪积物的母质层较深厚,养分 丰富,形成的土壤肥力较高。
●冲积物 冲积物指被河水或山溪水搬运而沉 积的物质。冲积物因流域广,成分复杂,养分 也比较丰富。
一、风化产物的生态类型: 硅质风化物、长石质风化物、铁镁质风 化物、钙质风化物,未成岩风化物 与成土岩石特性有关。
風化程度 主要物質
主要特徵
第一層 完全風化 似土壤物質 偶然有少量小石塊
第二層 高度風化 似土壤物質 第三層 輕度風化 岩體 第四層 未被風化 岩體
石塊較多較大
岩石的結構仍然清晰可辨;巨石之間有少 量土質及小石塊
第二章
岩石风化和风化类型
第一节 岩石的风化过程
风化作用是地球表面或近地球表 面的岩石在大气圈各种营力作用下 所产生的物理化学变化。岩石发生 物理和化学的变化称为风化。
一、岩石风化作用的类型
(一)物理风化
岩石发生疏松、崩解等机械破坏过 程,只造成岩石结构、构造的改变,一 般不引起化学成分的变化的过程称为物 理风化。(见下图)
玉龙雪 山冰川
槽
★ 卸荷作用 指由岩石卸荷释重而引起 的剥离作用。在花岗岩分布区最为常见。
(二)化学风化作用 岩石和矿物在大气,水及
生物的相互作用下发生的化学 成分和矿物组成的变化,称化 学风化。
新鲜花岗岩
风化花岗岩
网状风化
引起化学风化作用 的主要因素有
●溶解作用 指岩石矿 物溶解于水的作用。
3、第四纪沉积物
● 黄土及黄土状物质 黄土是由 风搬运沉积的第四纪陆相粉砂质富 含碳酸钙的土状沉积物。黄土形成 的土壤肥力一般较高。
第四纪红色粘土
●第四纪红色粘土 指第四纪温暖潮 湿气候下形成的红色粘质残积物或运 积物。质地粘重,呈红色、棕红色, 养分含量少,酸至强酸反应。
●冰川沉积物和冰水沉积物 冰川沉积物 由冰川搬运的粉砂、沙砾石和漂砾等混合 的非层状沉积的物质。冰水沉积物指由冰 川搬运,以后为冰川融水的水流所分选、 沉积物质。在我国分布较广,但多不连续, 呈小片分布。
二、影响风化作用强弱的因素
1. 岩石矿物本身的性质。 包括岩石的成分、 颜色深浅、粒级组成,有无层理、片理结构及垂 直节理等。
2. 岩石所处的环境条件。主要有气候带、 植物的盖度、地形条件等。
第二节 风化产物与风化产物类型
矿物、岩石风化后形成的疏松碎屑物 即风化产物,它是形成土壤的基础,又称 为成土母质,简称母质。
黄壤
红壤
四、成土母质的 类型
坡顶或山脊
● 原积物也称残积物。指
基岩风化后残留于原地的 物质。母质的性质受母岩 影响较大,一般上层颗粒 细,下层粗,逐渐过渡到 母岩层 。
1、定积母质
局
(原积物)
部
2、运积母质
● 坡积物 坡积物是基 岩风化物被雨水或融雪水 在重力作用下,沿斜坡运 行,堆积在山坡和山麓的
岩石的层状剥落示意图
引起物理风化作用的因素很多,主要有:
★ 热力作用 岩石受热后引起表层和内部热胀 冷缩不同引起。 ★ 冰劈作用 进入岩石裂缝中的水反复融化与 冻结,对岩面产生劈裂作用而引起。 ★ 风和流水的作用 主要风和流水把岩石表层剥 落的碎屑吹走、冲走及磨蚀。
球状风化
冰劈作用
★ 冰川作用 冰川底部和两 侧的岩石会受 到冰川的压力 和磨蚀作用而 破碎。
冰川沉积物和冰水沉积物
海螺沟冰川沉积物
洪 积 物(洪积扇)
河积物 (甘孜道孚县)
湖泊沉积
(静水沉积)
● 湖积物 湖积物指原湖泊底部的沉 积物质,以后由于湖水位的下降或陆 地上升而出露的一种母质。
各种海岸地貌
浅海沉积
●浅海沉积物 浅海沉积物指河流积物 风积物是经风搬运而堆积的物 质,如风成砂和黄土。形成的土壤肥力低。 一般风积物多为砂丘、砂岗等。
理和化学变化称生物风化作用。生物风 化作用主要有两个方面:
◆生物的机械破碎作用 由生物的生命 活动引起的岩石机械破碎作用(物理风化)。 例如:根劈作用(图)。
根劈作用
根劈作用
◆生物的化学分解作用 有些生物 在生命活动中靠分泌酸类物质分解岩 石,从中吸取营养物质。
▲▲上述3种风化类型之间相互影 响,相互联系,只是在不同的外界 条件下各有侧重。
●水化作用 指水分子与 矿物化合生成含水矿物的化 学作用。
●水解作用 指矿物与水 发生反应而分解的作用。
● 氧化作用 岩石中的很多矿物都能被自 然界的氧氧化生成新矿物。
● 碳酸化作用 碳酸与岩石中的金属离子发 生反应形成碳酸盐的作用称之为碳酸化作用。这 种现象在石灰岩地区最为常见。
(三)生物风化作用 岩石和矿物在生物影响下发生的物
中国北方的 黑钙土
3.酸性铝硅阶段(硅铝化类型) 这一阶段 的 母 质 中 Ca、Mg、K、Na 都 受 到 淋 失 , 同 时硅酸盐和铝硅酸盐中的硅酸也部分淋失, 母质呈酸性反应,颜色以棕或红棕色为主, 黄棕壤及部分棕色成土母质的发育至此阶段。
黄棕壤
4.铝阶段(富铝化类型) 这一阶段母 质中的盐基和硅酸全部淋失,残留的只 是硅和铝的氧化物,形成鲜明的红色, 母质呈酸性至强酸性。我国华南的红壤、 砖红壤的成土母质发育至此阶段。
沒有土質或小石塊
花岗岩风化后形成的层次
二、成土母质的特性
1.表面积的增加 2.孔隙性的发展 3.植物营养元素的释放
三、成土母质形成的阶段性(地球化 学类型) 1、风化壳
地表风化作用的产物,由经搬运 或未经搬运的物质构成的外壳。 (类似土壤剖面)
根据元素的迁移情况,成土母质的形 成大致经过4个阶段:
1.碎屑阶段 是岩石风化的最初阶段,物 理风化占优势,化学风化不明显,只有氯和 硫元素发生移动,以机械破碎为主,其成分 基本上与母岩一致。多发生在高山及两极地区
风化后 的碎屑
物质
2.钙积阶段 这一阶段大部分氯和硫已淋失, Ca、Mg、K、Na等元素大部分保留下来, 有些钙游离出来,形成碳酸钙,往往沉积在 碎屑孔隙内,母质呈中至碱性反应。黑钙土、 栗钙土等土类的发育就停留在这一阶段。