第五章 风化作用

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第5章 风化作用和剥蚀作用

第5章 风化作用和剥蚀作用
气、水及生物等因素的影响,使地壳或岩石 圈的矿物、岩石在原地发生分解和破坏的过 程。
风化带:风化作用强烈发育的地带。 风化作用的重要特征:岩石或矿物在原地遭 受分解和破坏,风化的产物仍保留在原地。
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黄山
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天平山山顶
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连续岩层被破坏成孤峰
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风化作用的类型
按风化作用的方式和特点,风化作用可分为:
(一) 物理风化作用 (mechanicol weathering)
(二) 化学风化作用 (chemical weathering)
(三) 生物风化作用 (biological weathering)
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(一)、物理风化作用
➢ 主要由气温、大气、水等因素的作用引起的 矿物、岩石在原地发生机械破碎的过程。 ➢ 特点:矿物、岩石的物质成分不发生变化, 只是碎裂成为大小不等的碎块。
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纪念碑被酸雨化学风化前后
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3、水解和碳酸化作用
➢ 水解是指水离解出的OH-离子与矿物离解出 的阳离子结合形成带OH-新矿物的过程。碳酸 化作用是指当CO3溶解于水中时,形成CO32和HCO31-离子,它们与矿物中的阳离子结合 形成易溶于水的碳酸盐或碳酸氢盐的过程。 如钾长石转变成高岭石、铝土矿和蛋白石。
铁帽 Fe(OH)3
黄铁矿
硫酸亚铁
硫酸铁
褐铁矿
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氧化作用形成的褐铁矿使岩石染色为砖红色
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2、溶解作用
➢ 水溶液溶解岩石的某些易溶组分,使其 松软、破碎的过程。
➢ 常见矿物的溶解度由大至小顺序为:石盐、 石膏、方解石与白云石、橄榄石、辉石、角闪 石、滑石、蛇纹石、绿帘石、钾长石、黑云母、 白云母、石英。
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4、层裂或卸载作用

地球科学概论第五章1 风化作用

地球科学概论第五章1 风化作用
湿热
(三)生物风化作用
由生物的生命活动引起岩石的破坏 过程。 过程。
生物物理风化作用
由生物活动导致岩石的机械破碎过 常见形式为根劈作用 根劈作用。 程。常见形式为根劈作用。
生物化学风化作用
由于生物活动引起岩石化学成分变 化而使岩石破坏的过程。 化而使岩石破坏的过程。这种作用通常 是通过生物新陈代谢过程中分泌出的物 质和死亡后腐烂分解出来的物质对岩石 起化学反应完成的,形成腐殖质 腐殖质。 起化学反应完成的,形成腐殖质。
蛋白石、蒙脱石、 蛋白石、蒙脱石、褐铁矿
自然界中各类矿物抗风化能力顺序: 自然界中各类矿物抗风化能力顺序:
氧化物、氢氧化物>硅酸盐>碳酸盐 氧化物、氢氧化物>硅酸盐> 硫化物>卤化物、 >硫化物>卤化物、硫酸盐
常见矿物抗风化能力顺序: 常见矿物抗风化能力顺序:
石英>白云母>长石>黑云母>角闪 石英>白云母>长石>黑云母> 辉石> 石>辉石>橄榄石
A 表土层 上层为富含腐殖质;下层为淋滤 层。 B 淀积层 有机质较少;淋滤下的物质在此 层沉积。 C 母质层 受风化作用影响较低。
三、影响风化作用的因素
影响风化作用的因素主要有气候 影响风化作用的因素主要有气候、 气候、 植被、地形和岩石特征等方面 等方面。 植被、地形和岩石特征等方面。 气候因素包括温度 降雨量和 气候因素包括温度、降雨量和 温度、 湿度, 湿度,它们是控制风化作用的重要 因素
层裂或卸载作用
(二)化学风化作用
化学风化作用的概念 指岩石在原地以化学变化( 指岩石在原地以化学变化(反 的方式使岩石“腐烂” 应)的方式使岩石“腐烂”、破碎 的过程。 的过程。 溶解作用 指水溶液溶解岩石的某些易溶 成分,使其松软、破碎、 成分,使其松软、破碎、崩解的过 如石盐、方解石等。 程。如石盐、方解石等。

第五章 风化作用与剥蚀作用

第五章 风化作用与剥蚀作用

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氧化作用:矿物与大气或水中的游离氧反应,生成氧化 物的过程。是地球表面最为活跃的风化作用形式之一, 氧化作用通常使一些具有多种化学性质的元素由低价氧 化物转变为高价氧化物。如黄铁矿到褐铁矿的风化过程: FeS2 + nO2 + mH2O → FeSO4 → Fe2(SO4)3 → Fe2O3•nH2O
球形风化
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球形风化
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岩石的物质成分对风化作用的影响

岩石的物质成分不但影响了化学风化的过程, 也同样影响了物理风化的过程。岩石中不同的 物质成分具有不同的物理特征,还会形成不同 的结构、构造,形成差异风化。
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差异风化( differential weathering)----由于岩性不同导致风化速度不
风化作用产物 影响风化作用的因素
第二节 剥蚀作用

地面流水剥蚀作用


地下水、冰川剥蚀作用
海洋的剥蚀作用
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第一节 风化作用

风化作用的概念: 在地表或近地表的环境中, 在大气和水的联 合作用以及温度变化和生物活动的影响下, 所发生的一系列崩解和分解作用。
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风化是矿物和岩石的物理破碎崩解、化学分解 和生物分解等复杂过程的综合。
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温差风化
温差风化的原因是由于昼夜温差和季节温差的影响造 成岩石发生不均匀的热胀冷缩而引起的。
岩石通常是由多种矿物组成的,不同的矿物具有不同的 膨胀系数,在温度变化过程中会导致岩石中矿物之间 的结合力减弱,最终松弛崩解。即便是成分较为均一 的岩石,由于存在着岩石的各向异性,甚至是晶格结 构的差异,也可以造成热胀冷缩的差异,导致岩石的 风化。

第五章风化作用与剥蚀作用

第五章风化作用与剥蚀作用

第五章风化作用与剥蚀作用风化作用和剥蚀作用是地表岩石破裂、溶解、剥蚀的主要力量。

它们对地壳的侵蚀和形成地貌起到了至关重要的作用。

本文将分别介绍风化作用和剥蚀作用的定义、类型和影响。

一、风化作用风化作用指的是地表岩石在大气和水的作用下,因化学反应、物理反应或生物作用而溶解、破裂、磨损的过程。

可以分为物理风化和化学风化两种类型。

1.物理风化物理风化是指岩石在外力作用下发生的破坏和破裂。

主要的物理风化过程有以下几种:(1)热胀冷缩:岩石受到昼夜温差的影响,由于热胀冷缩而发生破裂。

(2)冻融作用:水在进入岩裂隙后冻结,由于水的膨胀而导致岩石破碎。

(3)物理分选:风化物理过程中,岩石颗粒根据大小和重量的不同,进行分选,大颗粒下沉,小颗粒飘浮。

(4)植物根系作用:植物根系在生长过程中可以进入岩缝,由于根系生长的推力也会导致破坏岩石。

物理风化的主要影响是产生岩屑,为沉积作用提供原料。

2.化学风化化学风化是指在大气和水的作用下,岩石中的矿物和岩石发生化学变化和溶解的过程。

主要的化学风化过程有以下几种:(1)水解作用:水分子与矿物质反应,形成新的物质,导致岩石破碎和溶解。

(2)碳化作用:二氧化碳与岩石中的钙、镁等金属离子发生反应,形成碳酸盐矿物。

(3)氧化作用:氧气与金属离子发生反应,产生氧化物或氢氧化物,导致颜色变化和破坏岩石结构。

(4)水合作用:水分子进入岩石晶体中,导致晶体膨胀,最终导致岩石破裂和溶解。

化学风化会改变岩石的物理性质和化学性质,促进土壤发育和岩石溶解。

二、剥蚀作用剥蚀作用指的是外力在地表运动,将岩石破碎、磨损并搬运到其他地方的过程。

可以分为糜积作用、冲击作用和风蚀作用三种类型。

1.糜积作用糜积作用是指由于重力作用下,岩石碎块在斜坡上滑行和堆积的过程。

主要的糜积作用有以下几种:(1)滑坡:斜坡上部的岩石和土壤产生位错和滚动,形成滑坡。

(2)崩塌:山体岩石发生破裂和断层,导致大块岩石从山体上脱落。

风化作用与剥蚀作用

风化作用与剥蚀作用

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地形
地形条件包括:地势高度、地势起伏、山 坡方向 • 地势高度影响局部气候的变化 • 地势起伏影响地下水位变化、植被发育及 风化产物的保存 • 山坡方向影响日照长短、植被状况等
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岩石特征
岩石的地球化学特征是影响化学风化作用的主要 因素。不同的岩石由于化学成分的不同,其化学 活动性也明显不同(主要表现在原子价、离子半 径、离子亲和力、化合能力和极化能力等方面), 容易被氧化、溶解的岩石出露区,总是化学风化 作用较为强烈的地段。同一岩石中由于不同矿物 成分的差异,也会造成风化作用的差异。
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生物的风化作用
生物的机械风化作用 植物的根系和掘地动 物对岩石也会产生机械风化作用。随着树 木的生长,其根系越来越大,同时对岩石 的裂隙壁产生了极大的作用力,就像楔子 一样将岩石沿裂隙劈开,造成机械风化。 各种掘地动物,如啮齿类动物、蠕虫动物 等,也会产生机械作用。
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一、地面流水的剥蚀作用 地面流水是指陆地表面流动着的液态水。它 地面流水 们在重力作用下,沿地表从高处向低处流 动。地面流水主要来自大气降水,其次来 自冰雪融水和地下水 。
• 面流的洗刷作用 • 洪流的地质作用及泥石流 • 河流的地质作用
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河流的侵蚀作用
河 流 在 纵 向 的 特 征
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大气降水的酸度过高,可能 会使生态系统受到破坏,毁 坏森林、干扰农作物的光合 作用,甚至造成毁灭性的破 坏。一九八二年六月十八日, 重庆市下了一场酸雨,使郊 区2万亩水稻叶片突然枯黄, 几天后局部枯死。
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酸雨还能腐蚀金属结构、破坏建筑物、 加速风化作用的进程。酸雨可使土壤、 湖泊、河流酸化,导致水生生物的结 构发生变化,破坏生态平衡。一些发 达国家在发展中曾经造成湖泊的严重 酸化,导致鱼类死亡。我国酸雨主要 分布在长江以南、青藏高原以东地区, 酸雨的破坏逐年加重,区域也在逐渐 扩大,造成了严重的经济损失。据统 计,酸雨造成的损失每年高达20亿元 以上。

第五章 风化作用(weathering)

第五章 风化作用(weathering)

Exercise 4
Chemical weathering is the a. destructive processes that change the physical character of rock at or near the Earth's surface b. process that breaks rock into smaller pieces with little or no chemical change c. picking up or physical removal of rock particles. d. decomposition of rock from exposure to water, life forms and atmospheric gases, forming new chemical compounds and new minerals.
4K(AlSi3O8) + 6H2O Al4(Si4O10)(OH)8 + 8SiO2 + 4KOH
(钾长石)
(高岭石)
(4)碳酸化作用 溶解于水中的碳酸与矿物中的金属离子结合成易溶 的碳酸盐而使矿物分解。 例如:
4K(AlSi3O8) + 4H2O+2CO2 Al4(Si4O10)(OH)8 + 8SiO2 + 2KCO3
Exercise 11
A statue made of rock will undergo the most extreme chemical weathering in a. a region with a cold, dry climate such as Antartica b. a region with a hot, dry climate such as the Arizona desert. c. a region with a cold, wet climate such as southern Alaska. d. a region with a hot, wet climate such as the tropics.

第五章风化作用与剥蚀作用

第五章风化作用与剥蚀作用

(2)化学风化作用:岩石在原地以化学变 化的方式使岩石破碎的过程。 特点:不仅发生岩石破碎,而且岩石的物 质成分也将发生变化。 可分为溶解作用、氧化作用、水解和碳 酸化作用等次级方式。
一、风化作用的概念与风化作用的类型 2. 风化作用的类型 (2)化学风化
纪念碑被酸雨化学风化前后
一、风化作用的概念与风化作用的类型 2. 风化作用的类型 (2)化学风化
五、海洋(及湖泊)的剥蚀作用
海蚀作用:由海水的机械动能、溶解作用和 海洋生物活动等因素引起海岸及海底物质 的破坏过程。 根据作用方式,海蚀作用可分为机械海蚀作 用、化学海蚀作用和生物海蚀作用。
五、海洋(及湖泊)的剥蚀作用
机械海蚀作用:由海水运动的动能引起的对海岸 和海底物质的破坏过程,按破坏方式可再分为 冲蚀和磨蚀。 化学海蚀作用:海水对岩石的溶解或腐蚀过程。 生物海蚀作用:生物对海岸和海底物质的破坏过 程。
水力活动:流 水使基岩碎片 松动并且移动 碎屑和砾石
磨蚀作用:松 动的颗粒磨蚀 河床,有时形 成孔洞
河流的下蚀作用
三、地面流水的剥蚀作用 2.地面流水的剥蚀作用 ① 河流的下蚀作用
河流的侵蚀基准面:河流注入水体的水面,它控 制着河流下蚀作用的深度。
河水面将向湖面(局 部基准面)趋近
局部侵蚀 基准面
温差风化 左图:由于温差风化引起的层状脱落;
右图:球状风化
一、风化作用的概念与风化作用的类型 2. 风化作用的类型 (1)物理风化
② 冰劈作用:充填于岩石裂隙中的水结冰体积膨胀而岩 石裂解的过程。
在寒冷气候条件下岩石被冰劈作用破坏
一、风化作用的概念与风化作用的类型 2. 风化作用的类型 (1)物理风化
冰川擦痕——磨蚀 作用的产物

第五章 风化作用与剥蚀作用

第五章 风化作用与剥蚀作用

第五章风化作用与剥蚀作用第一节风化作用目的要求风化作用是大气圈、水圈和生物圈与出露在地表岩石之间的相互作用,主要通过物理力和化学分解两种方式破碎岩石。

风化作用的产物,最终停留在基岩的表面,形成一层各地厚薄不等的疏松薄壳,其上部进而成为土壤。

而土壤则是大部分陆生生物活动的基础,因此风化作用具有重要的生态学意义,要求深入理解。

课时:2学时授课内容•一、风化作用的概念•二、风化作用的类型o(一)物理风化作用1.温差作用2.冰劈作用3.释荷(卸载)作用4.盐类的结晶与潮解作用o(二)化学风化作用1.氧化作用2.溶解作用3.水解作用4.水化作用o(三)生物风化作用•三、风化作用的产物o(一)物理风化作用的产物o(二)化学风化作用的产物o(三)生物风化作用的产物o(四)风化壳o(五)土壤•四、影响风化作用的因素o(一)岩石的性质o(二)气候与地形重点本节课程的重点应放在:1.机械风化包括多种应力作用,但最明显的是冰劈作用;2.化学风化的主要类型是氧化、溶解和水解作用;3.在风化作用中裂隙很重要,因为它使空气和水能在很深的地方侵蚀岩石,同时它还大大增加了岩石发生化学反应的表面积;4.风化作用有一种使被破坏的岩石块体产生球形表面的普遍趋势。

难点本节课的难点在如何简要阐述风化壳的时间意义。

教学方法本节课以叙述为主配合图件,择重讲授。

讲授重点内容提要•一、风化作用(weathering)所谓风化作用,就是岩石在地表常温常压下,遭受大气、水、水溶液及生物的破坏作用,使坚硬的岩石变成疏松堆积物的过程。

风化作用是一种自然现象,如古墙的层层脱落;石刻的模糊不清、残缺不全;路基的斑剥,甚至铁器的生锈等等,均与风化作用有关。

风化作用可以是机械的破坏,也可以是化学分解,而生物风化作用两者皆而有之。

风化作用是一种岩石在原地遭受破坏的作用。

破坏下来的产物除部分被水溶液带走外,一般不发生显著的位移,这是与其它外动力作用最明显的区别。

必须指出,风化作用与风的地质作用,在概念上是毫不相关的。

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2.岩石特征
2.1 岩石成分 ✓主要造岩矿物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、铁氧化
物 方解石也属于易风化矿物。
2.岩石性质
2.1 岩石成分 ✓沉积岩的破坏是风化与剥蚀共同作用的结果。 石英砂岩:机械破碎为主 粘土岩:风化与剥蚀共同作用,易成洼地。 石灰岩:干旱地区-机械风化;湿热地区-化学
3.2.3 化学风化为主的中期阶段(酸性硅铝阶 段(风化壳遭强烈的淋溶作用)
Ca、Mg、Na、K淋失,H2SiO3部分淋失, 呈酸性反应。粘土矿物以高岭石、埃洛石为主 。多见于秦岭、大巴山谷地及江淮丘陵的红棕 或棕色黄棕壤。
2.化学风化作用
地表岩石在H2O、O2和CO2等的作 用下,发生化学成分变化,并 产生新矿物的过程。 影响因素: H2O、CO2和O2
P115-117
化学风化作用的主要方式:
✓溶解作用: 内因+外因;常见矿物溶解顺序
✓水化(合)作用: CaSO4+2H2O→CaSO4·2H2O ✓水解作用
4K[AlSi3O8]+6H2O →Al4[Si4O10] (OH)8 +8SiO2 +4KOH
钾长石
高岭石
Al4[Si4O10] (OH)8+nH2O →2Al2O3·nH2O+
8SiO2+4H2O
高岭石
铝土矿
P115-117
化学风化作用的主要方式:
✓碳酸化作用
4K[AlSi3O8]+4H2O +2CO2→Al4[Si4O10] (OH)8 +8SiO2 +2K2CO3
钾长石
高岭石
✓氧化作用 黄铁矿→褐铁矿
差异风化:矿物成分、结构、构造及节理 状况不同的岩石共生在一起,他们抵抗风 化能力不一致,抗风化能力强的岩石突出, 抗风化能力弱的岩石凹入,这种现象称为 差异风化。
在自然界,各种影响风化作用的因素是综合作 用的。
✓内因:潮湿条件下,花岗岩-高岭石+石英砂; 石英砂岩难以风化
✓外因:石灰岩,湿热条件下极易化学风化;干 热(缺乏含CO2的水)条件下不易风化。
等)、微生物分解岩石或矿物
三类风化的相互作用关系
• 物理风化 • 化学风化 • 生物风化
第二节 主要岩石的风化特点及 岩石地貌特征
一. 影响岩石风化作用的因素
✓环境条件 ✓岩石特征
1.环境条件
✓气候---气温(纬度,海拔)
降雨量
生物活动(植被,微生物)
✓地形---地势高低(海拔)
坡度
坡向
P117118
SiO2(硅酸盐的), P, Mn
Fe, Al, Ti
5. 实际上不移失的 SiO2(石英)
3.2.1 物理风化为主的阶段(机械破碎为主的碎 屑阶段)
Cl、S 发生移动。
3.2.2 化学风化为主的阶段早期阶段(饱和硅铝 或钙淀积阶段)
Cl、S 淋失,Ca、Mg、K 、Na在风化壳中发生 移动,呈碱性或中性反应。部分钙与CO32-结合 成CaCO3,沉淀在岩石碎屑空隙中,形成富钙 生物残积层,粘土矿物以蒙脱石、水云母为主 (内蒙、新疆、东北的黑钙土、栗钙土、灰钙 土、漠钙土)。
3.1 风化壳剖面
以花岗闪长岩岩体发育的风化壳为例,按 照风化的性质和程度分层:
Ⅰ 土壤 Ⅱ 残积层 Ⅲ 半风化岩石 Ⅳ 基岩(未风化岩石)
3.2 风化作用的阶段
移动性元素迁移序列
元素迁移序列 迁移序列的组成
1. 强烈移失的
Cl (Br, I), S
2. 易移失的
Ca, Na, Mg, K
3. 可移失的 4. 略可移失的
二、主要造岩矿物在风化过程中的变化p120
三、主要岩石的风化特点及岩石地貌特征
p120-123
花岗岩:天涯海角 玄武岩:柱状节理,峨眉山顶 页 岩:四川“天府之国” 砂 岩:丹霞地貌 石灰岩:岩溶地貌 石英岩: 大理岩:
第三节 风化产物
一、风化产物类型
碎屑物质 溶解物质 难溶物质
二、残积物
4FeS2 +14H2O+15O2→2( Fe2O3·3H2O) +8H2SO4
不能用作建筑材料
3、生物风化
生物在其生命活动对岩石、矿物产生的机械 的和化学的破坏作用。
物理 形式
根劈作用 穴居动物(蚂蚁、蚯蚓、穿山甲和田鼠) 的挖掘 人工的开山、碎石、耕作等
化学 形式
生命活动及动植物残体产生的CO2,及 根系分泌物(如有机酸、氨基酸、酶
P114-117
1. 物理风化作用
岩石在外力影响下,机械地分裂成碎 屑,只改变形状大小,不改变成分 的过程。
主要包括以下4种方式:
矿物岩石的差异性胀缩 水的冻融变化产生的冰劈作用 盐分结晶的撑裂作用 层裂或卸荷作用
物理风化作用主要发生在干旱 地区、高山与两极等缺少植被 覆盖的地区。 温度是主导作用。
残积物:岩石风化后在原地残留的物质。
包括:残留原地的碎屑以及新形成的矿物。 其结构松散,其中岩石碎屑大小不均,棱 角显著,通常不具有层理。
主要分布在分水岭、山坡,矿物成分与基岩一致。
堆积物:岩石风化物经迁移在异地堆积的 物பைடு நூலகம்。
三、风化壳
风化的产物成为一个不连续的薄壳覆盖在 基岩上,称为风化壳。 包括:残积物+堆积物。 被较新岩层覆盖而保存下来的风化壳,称 为古风化壳。
球状风化产生的条件:
①岩石具有厚层或块状构造; ②发育几组交叉裂隙; ③岩石难于溶解; ④岩石主要为等粒结构。
海南:天涯海角
位于福建海坛岛西北处海面的“半洋石帆” 是目前发现的全国最大的花岗岩球状风化海蚀 柱。两块巨石分别高达33米和17米,如鼓起 的风帆,而托起“船帆”的石岛恰如船身。这 艘“不沉之舟”与福建人顽强而勇敢地奔向大 海。
风化。 ✓变质岩:矿物组成越多,岩石越易风化
2.岩石性质
2.2 岩石的结构、构造 ✓岩石中矿物或碎屑物颗粒的粗细、分选程度、
及胶结程度决定岩石的致密度和坚硬度。
✓薄层岩石、具有层理(沉积岩)、片理(变 质岩)构造岩石风化速度快。
2.岩石性质
2.3 节理发育状况 ✓节理密集之处风
化作用最强烈
球状风化
第五章 风化作用
目的和要求:了解风化作用的类型;掌握影响岩 石风化的因素和主要造岩矿物在风化中的表现。
风化作用:即地壳表层的岩石在大气、水 的联合作用以及温度变化和生物活动的影 响下发生的一系列崩解和分解。
第一节 风化作用的类型
按作用因素与作用性质的不同,分为: ✓物理风化 ✓化学风化 ✓生物风化
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