岩石风化
岩石风化作用
岩石风化作用岩石风化作为地质学中的重要概念，是指岩石在地球表面受到水、风、温度等自然力的作用下发生的破坏和变化过程。
它不仅影响着地球的地貌形态，还对生态环境和人类活动产生着重要的影响。
本文将从不同角度介绍岩石风化的过程和影响。
一、物理风化物理风化是指岩石在自然力的作用下发生的物理变化过程。
其中最常见的是温度变化引起的热胀冷缩作用。
当岩石受到日照或夜晚温度下降时，由于岩石中不同矿物的热胀系数不同，导致岩石产生应力，最终导致岩石破裂或剥落。
此外，水的冻融作用也是物理风化的重要因素。
在高寒地区，岩石中的水会在低温下冻结成冰，造成岩石的膨胀，从而破坏岩石结构。
二、化学风化化学风化是指岩石在水、酸、氧等化学物质的作用下发生的化学变化过程。
其中最常见的是水的溶解作用。
当水中溶解了二氧化碳，形成碳酸溶液后，会与岩石中的钙、镁等碱性金属离子发生反应，产生溶液中的碳酸钙等物质。
这种化学反应会导致岩石的溶解和破坏。
此外，氧化作用也是化学风化的重要因素。
当岩石中的金属元素与氧气接触时，会发生氧化反应，从而使岩石表面产生锈斑或颜色变化。
三、生物风化生物风化是指生物体对岩石进行的物理和化学破坏作用。
其中最典型的是植物根系对岩石的侵蚀。
植物根系生长时，会通过物理力量将岩石破碎，并且释放出有机酸等化学物质，进一步加速岩石的风化过程。
此外，动物的活动也会对岩石表面产生破坏。
例如，啮齿类动物的咬食活动会导致岩石表面的破碎和剥落。
岩石风化对地球的影响是多方面的。
首先，它是岩石破碎和土壤形成的重要过程。
在岩石风化的过程中，岩石逐渐破碎成颗粒，形成土壤。
这些土壤中富含养分，为植物的生长提供了良好的环境。
其次，岩石风化对地貌的形成和演化起着重要的作用。
通过长期的物理、化学和生物作用，岩石逐渐破碎、溶解和改变形态，从而形成了各种各样的地貌景观。
最后，岩石风化还对水环境和生态系统产生着重要的影响。
岩石风化释放出的溶解物质会进入水体中，改变水体的化学性质，影响水生生物的生存。
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。
第二章岩石风化和风化类型
（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。
第四章 岩石风化分解
总体上： 恶化了岩石的工程性质. 在工程选址、岩土体 稳定、地基处理、灾害防治、工程造价等方面 都有重要意义。基础建基面处置、确定矿坑边 坡角、洞室围岩支护、基坑开挖层支护、抗滑 工程设置等都要考虑到风化问题。
第四章 岩石风化工程地质
第一节 概述 第二节 影响岩石风化的因素 第三节 风化壳岩石的垂直分带 第四节 岩体风化速度的研究 第五节 防治岩石风化的措施第 Nhomakorabea节 概述
一、风化和风化作用的概念
风化：岩石在各种风化营力作用下，发生的物 理和化学变化过程。
风化壳：表层不同深度的岩石，遭受风化程度 的不同，形成不同成分和结构的多层残积物， 由其构成的复杂剖面称为风化壳。 不同岩石，不同地区，风化壳有很大差别。其 厚度很大差别，大则几百米。 地壳表层保留的主要为现代时期形成的风化壳 。当风化壳形成后，被后来的堆积物掩埋，被 保留下来成为古风化壳。
根据岩石风化程度和特性及场地工程地质条件，选择地下 洞室施工开挖的设备和方法，确定对已风化岩石的处理措 施;
根据岩石风化的速度、风化营力的大小和风化作用的类型 等因素，确定基坑、路堑敞开时的安全期限，选择防止岩 石风化的措施。
为此，必须注意研究以下问题：
1.加强不同气候带、不同地质地理地区，在不同风化营力 作用下，风化壳的形成、分布规律及其区域工程地质特 征的研究；
残积土
二、风化岩石的工程性状及工程意义
岩石风化后，发生了一系列不同程度的变化，从而改变了岩石的工 程特性，主要表现在：
岩石矿物成分和化学成分发生变化。原生矿物经受水解、水化、 氧化等作用后，逐渐转化生成新的次生矿物，特别是粘土矿物， 从而改变了岩石的性质。
岩石的地质风化
岩石的地质风化岩石是地球表面最主要的岩石组分之一，也是地球的基础建设的重要材料。
岩石的地质风化是指岩石在地壳地表发生的一系列物理、化学和生物作用，使其逐渐破裂、溶解和分解的过程。
地质风化对地球表面的地貌形成和土壤发育有着重要影响，并对生态系统和人类社会产生深远的影响。
地质风化的过程通常可以分为物理风化和化学风化两大类。
物理风化是指岩石由于各种力的作用下发生的物理变化。
温度变化、水的冻融、植物根系的生长等都会导致岩石破裂、剥落和碎裂。
这些物理变化对于岩石的破碎和剥蚀起到了重要的作用。
化学风化是指岩石内部造分的溶解、氧化还原和水合作用等化学反应导致岩石的溶解和分解。
这些化学变化会使岩石的结构发生改变，从而导致其物理性质的变化。
物理风化和化学风化相互作用，共同推动着岩石的地质风化过程。
在物理风化的作用下，岩石表面的剥蚀层逐渐脱落，裸露出新的岩石表面。
这些裸露的表面更容易受到化学风化的影响，因为化学物质更容易进入岩石内部并与其中的矿物发生作用。
化学风化作用使岩石变得更加脆弱，易受物理力的破坏，进而加剧了物理风化的程度。
地质风化与人类生活息息相关。
岩石风化过程中释放出的无机盐和有机酸可以参与土壤发育，形成适宜农作物种植的土壤。
同时，地质风化还是地下水形成的重要因素。
水通过岩石裂缝渗透到地下，与岩石中的矿物发生反应，形成溶液，进而形成地下水。
地下水是人类生活中重要的水源之一，也是农业、工业和城市供水的重要来源。
因此，岩石的地质风化对于地表地貌的形成和地球生态系统的平衡至关重要。
地质风化还对自然环境产生了深远影响。
风化作用导致岩石变得脆弱，易于破碎、剥落，进而使岩石发生崩塌、滑坡和地质灾害等自然灾害。
此外，地质风化还会释放出大量的二氧化碳，加剧温室效应，对全球气候产生影响。
地质风化还会导致土壤侵蚀和水资源污染，对环境造成负面影响。
为了减轻地质风化对于环境的负面影响，人类需要积极采取措施。
首先，加强环境保护意识，合理利用岩石资源，减少岩石的开采和破坏。
岩石的风化名词解释
岩石的风化名词解释
岩石的风化，是指经过时间和自然力量作用后，岩石表面逐渐破碎、磨损、分解，变成颗粒物质或新的岩石类型的过程。
以下是常见的岩石风化名词解释：
1. 机械风化：又称物理风化，是指岩石受到物理力量作用而发生的破碎、磨损和变形，如温度变化、水的侵蚀、冻融作用等。
2. 化学风化：是指岩石受到化学作用而发生的分解和溶解，如酸雨、生物作用、氧化还原作用等。
3. 生物风化：又称生态风化，是指生物体对岩石的破坏和分解，如根系侵蚀、微生物分解、动物作用等。
4. 热风化：是指岩石受到高温和压力作用而发生的变形和破碎，如火山爆发和地球内部构造运动等。
5. 冻融风化：是指岩石受到冰的侵蚀、冻结和解冻作用而发生的破碎和溶解，如高山地区的冰川作用等。
6. 风化壳：是指岩石表层出现的一种橙色或红色的皮壳，由于长期
接触到氧气和水分而形成。
总之，风化是自然界中一种不可避免的现象，它是地球表面形成和变迁的重要因素，也是岩石和土壤形成的基础。
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。
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。
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岩石风化工程地质研究
第一节概述
一、定义
风化：地表岩石和矿物在温度、大气、水溶液和生物等营力作用下，发生的物理和化学变化过程。
风化壳：表层不同深度的岩石，遭受风化程度的不同，形成不同成分和结构的多层残积物，由其构成的复杂剖面称为风化壳。
不同岩石，不同地区，风化壳有很大差别。
其厚度很大差别，大则几百米。
地壳表层保留的主要为现代时期形成的风化壳。
当风化壳形成后，被后来的堆积物掩埋，被保留下来成为古风化壳。
二、风化类型
物理风化：由于温度变化、水的冻融、盐类结晶、植物根劈等力的作用下，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。
生物风化：生物新陈代谢产生有机质或机械破坏，如释放大量有机物酸及CO2 ，加强水溶液溶解能力。
化学风化：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。
主要风化作用：氧化、溶解、水、水解、碳酸化和硫酸化等作用。
多发生于温暖潮湿的地方，风化深度可达百米以上。
三、风化结果及工程意义
岩体结构构造发生变化岩体完整性遭受破坏，结构性丧失，空隙性增大，矿碎成块石、碎石或土体。
岩石的矿物成分和化学成分发生变化可溶矿物溶解流失，耐风化矿物残留下来，形成稳定性好的次生矿物：如绿泥石、绢云母、高岭石、蒙脱石等。
岩体的工程地质性质发生变化如：力学强度的降低，压缩性变增大（由基岩→粘土），渗透性增强。
次生矿物的抗水性降低、亲水性增强，易崩解、膨胀、软化。
总体上：恶化了岩石的工程性质在工程选址、岩土体稳定、地基处理、灾害防治、工程造价等方面都有重要意义。
基础建基面处置、确定矿坑边坡角、洞室围岩支护、基坑开挖层支护、抗滑工程设置等都要考虑到风化问题。
第二节影响岩石风化的因素
一气候因素
温度温差大、冷热变化频率快有利于物理风化；温度变化对岩石在水中的溶解度和化学反应速度、水溶液浓度都有有较大影响，从而影响化学风化的速度。
降雨（湿度）各种化学风化是水（CO2，O2）参与下完成的，运动的水质及矿物质运移，破坏化学平衡，促进反应不断进行。
水的加入使风化向多样化、深度发展。
二岩性因素
矿物成分：抗风化能力氧化物>硅酸盐>碳酸盐和硫化物
常见造岩矿物易溶解性顺序：食盐、石膏、方解石、橄榄石、辉石、角闪石、滑石、蛇纹石、绿帘石、正长石、黑云母、白云母、石英。
最稳定的造岩矿物：石英
岩浆岩：酸性岩>中性岩>基性岩>超基性（花岗岩）（闪长岩、安山岩）（玄武岩）（橄榄岩）变质岩：浅变质岩>中等变质岩>深变质岩
沉积岩：抗风化能力大于岩浆岩、变质岩。
化学风化较弱沉积岩是由前一旋迴的风化矿物组成，遭受二次风化后仍产生水化、水解、淋滤作用。
风化厚度不大，但如粘土岩、页岩等风化速度很快。
主要矿物蚀变趋势：1.斜长石：水解作用及脱钙作用。
2.黑云母：水化脱钾、氧化→ 水云母化。
3.辉石、角闪石：水解→绿泥石→蒙脱石。
4.白云母：→伊利石→蒙脱石→高岭土5.石英：→硅酸→石髓→次生石英
一般：石英、高岭土、氧化铁、铝土矿通常是最终产物的组合。
化学成分
活动性强的元素：K、Na等，随水流失。
活动性弱的元素：Fe、Al、Si等，残留在原地。
含活动元素多者易于风化。
同一种元素，所组成的化合物不同，岩石的抗风化能力也不同结构特点
单一矿物组成的岩石抗风化能力较强：单矿岩>复矿岩
矿物成分相同：等粒结构>不等粒结构，单粒结构岩石抗风化能力较强，细粒>粗粒
Si质胶结>Ca质胶结>泥质胶结
原因：导热性不同、胀缩性不同、比表面积不同。
三地质构造
地质结构面：断层、层面、节理、沉积间断面、侵入岩与围岩接触面等囊状风化，差异风化，球形风化夹层风化，槽状风化
四地形
地形不同影响气候及水文地质条件、光照、温差条件，沟谷侧向入侵作用，残积物滞留条件。
1.高度：海拔高地区：以物理风化为主海拔低地区：化学风化速度较快
2.坡度：陡坡地段：风化速度较大，风化壳较薄缓坡地段：风化速度较慢，风化壳较厚
3.其它因素地壳运动强烈上升期：风化速度快，风化壳厚度不大
稳定期：风化彻底，风化壳厚度大
4.人类活动人工开挖基坑、边坡、隧洞、砍伐森林等
第三节风化岩的垂直分带
一分带的原则
充分反映各风化带岩石变化的客观规律，反映各风化带岩石所具有的不同特征；分带的标志应有代表性、明确，便于掌握；将定性与定量结合起来；分带数目既不要过多，也不太少。
一般采用三分法、四分法、五分法四分法：全风化带、强风化带、弱风化带、微风化带
二分带的标志
岩石风化壳分带及各带基本特征
全风化带：疏松、半疏松碎、块石占95%。
纵波速度500~2000m/s，渗透系数0.1~2.6m/d，结构松散，强度低。
强风化带：疏松、半疏松岩石夹半坚硬岩石，疏松者占30~70%，纵波速度2000~3000m/s，渗透系数0.1~4m/d，抗压强度<20MPa
弱风化：上部坚硬块石夹半疏松碎屑，碎屑含<20%，30~70%结构面发育碎屑等几十公分。
RQD50~90%，纵波速度3000~5000m/s
微风化：坚硬岩石，沿裂面风化，约1mm 厚风化皮，RQD 90~95%，纵波速度5000~6000m/s 。
三 分带的方法
工程的初勘阶段：以定性分带为主；工程的详勘阶段：以定量分带为主
地质分析法—定性分析方法，通过岩石颜色、破碎程度、矿物成分的变化
指标定量法（1）声波测试法：岩石风化后，声波速度变慢。
据波速及波形变化确定风化层。
全风化带 纵波速1000~2000
强风化带 纵波速2000~3000 弱风化带 纵波速3000~5000
微风化带 纵波速5000~6000
（2）风化系数法
式中：Kn=n1/n2—孔隙率系数；K ω= ω1/ ω2 —吸水率系数 KR=R1/R2 —强度系数（单轴抗压强度）按风化系数Ky 大小分带
第四节 防治措施
风化厚度较小，施工条件简单时，全部挖除
风化厚度较大，数十米以上时，处理措施视具体条件而定
一般工业民用建筑物，可选择足够强度的风化层作地基，设置合理的基础埋置深度 重大工程，需挖除对工程构成危险的风化岩石
对于囊状或夹层风化带，可采用局部挖除或铺盖跨越
对于粘土岩类视情况采取预防措施：通过人工措施，使风化营力与岩石隔离，使岩石免遭继续风化，或减缓风化营力的作用强度，减缓岩石的风化速度
表面铺盖（粘土、水泥、沥青材料）
化学材料充填（在岩石裂隙中充填化学材料，形成保护膜）
植被
3
K K K K R w n y ++=
⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧≤0.19.09.04.04.02.02.0～＝——微－新鲜～＝——弱风化～＝——强风化——全风化y y y y K K K K。