地质地貌学PPT课件

2．地形条件 地形条件包括地势的高度、起 伏程度以及坡向三个方面。 地势高度和坡向影响气候条件，间接影响 风化作用，地势起伏程度影响岩石风化速率。 如在地势起伏大的地区，岩石表层风化后， 不易留在原处，不断下坠，使新鲜岩石裸露， 从而加快了风化速率，在地势起伏小的地区， 岩石风化物多残留在原处，覆盖在岩石表层， 减弱了内层岩石的风化。
二、主要造岩矿物在风化过程中的变化 不同矿物化学成分、结构构造不同，风化产物也必有区别。 1．石英 硬度大，溶解度小，很难风化，是地表最稳定的矿物。 2．长石类矿物 长石的硬度也较高，其物理风化作用较难，在一定条件 下，常会发生化学风化作用。钾长石、斜长石受水和二氧化碳的影响， 都会遭受风化，其中斜长石比正长石更易风化。 3．云母类矿物 其中黑云母比白云母容易风化。黑云母常发生化学风化， 形成铁的氢氧化物，以及粘土矿物；而白云母较稳定，当风化条件很强 时，也会风化成水云母或高岭土。 4．铁镁类矿物 易发生化学风化，形成铁镁氧化物及粘土矿物，故在沉 积岩中很少见到铁镁矿物。 5．粘土矿物 为形成于地表条件下的次生矿物，性质稳定，一般情况下 很难风化。但在强烈的化学风化条件下，还要进一步分解。 6．碳酸盐矿物 在湿热气候区容易发生化学风化。 7．硫化物 很容易发生化学风化，常常发生氧化作用形成硫酸和硫酸盐。
（二）岩石的特征 环境条件是影响岩石风化的外因，岩石性质是影响风化的内 因。 1．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。 矿物在风化过程中的稳定性与鲍文反应系列中矿物晶出的顺 序是对应的。 岩石的结构、 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等结构特征决定着岩石的致密程度和坚 硬程度，从而影响到岩石的风化。如疏松多孔或粗粒多孔的 岩石显然比细粒致密而坚硬的岩石易于风化。薄层岩石、具 有层理、片理构造的岩石，水分和空气易侵入层理或片理而 加速其风化。
（四）风化作用小结 1、风化作用总的结果
削弱破坏岩石颗粒间的连接，形成、扩大岩体裂 隙，降低断面的粗糙程度，产生次生粘土矿物等， 从而降低岩体的强度和稳定性。
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2、各种风化作用关系
（1）区别 物理风化只机械破坏物理性质（由大变小）， 不改变化学性质，不产生新矿物；化学风化发 生化学反应，改变化学成分，产生新矿物。 （2）联系 物理风化是基础和先导；化学风化反过来促 进物理风化的进行和深入，由于岩性、构造、 气候、流水等条件不同，同一地点风化程度不 完全相同，产生差异风化现象。
（3）分类 化学风化分溶解、水解、水化、氧化、碳酸 盐化、生物化学风化等。 ①溶解：水对矿物直接溶解 作用：增加岩石孔隙，破坏岩石结构，削弱 岩石抗风化能力，有利于物理风化作用进行。
②水解：矿物与水发生反应而分解 一些弱酸强碱或强酸弱碱的岩类矿物离解，和 水中游离的H+和OH—结合产生新矿物。 陆壳中的花岗岩分布最广，所以，长石（花岗 岩主要成分之一）水解也最普遍（如下式）。
（三）发育阶段 1、物理风化阶段（有机质少，岩屑型风化壳） 物理风化阶段（有机质少，岩屑型风化壳） 2、化学风化阶段（以地表湿热，能彻底风化的 化学风化阶段（以地表湿热， 花岗岩地区为例） 花岗岩地区为例）
（1）早期（硅铝酸盐型及硅铝—碳酸盐型风化壳） 硅铝酸盐中的碱金属和碱土金属（钾、钠、钙、镁 等）与溶液中的Cl—，SO42—离子结合，形成氯化物、 硫酸盐 。氯化物极易被水淋溶带走，常在地表较低处 富集，碳酸盐较难溶，常在原地富集，多呈黄—灰黄色， 类似黄土状，又称黄土风化壳 。
⑤氧化作用： 氧是强烈的氧化剂，常通过空气和水中的 游离氧进行氧化作用。 氧化作用随温度上升而加剧。 许多变价元素在地下缺氧条件常形成低价 元素的矿物，出露地表后，在氧化环境下易 氧化为高价元素的新矿物，以适应新环境。 易氧化的元素多为金属元素，尤其是铁。 铁
⑥生物化学风化作用： 生物新陈代谢过程中分泌出各种化合物，例 如：碳酸、硝酸、有机酸等。它们对岩石起 强烈的腐蚀作用，甚至在岩石表面溶蚀成许 多根的印痕。生物化学风化中的微生物作用 尤为重要，事实上，矿物的氧化、还原作用 都是在微生物参与下进行的。
花岗岩块状风化
三、风化壳
（一）概念
风化作用对岩石的破坏首先从地表开始，逐 渐向地壳内部深入，正常情况下，愈接近地表 的岩石风化程度越深，向深处则风化程度越低， 直至过渡到不受风化（新鲜岩石），这样在地 壳表层形成一个由风化岩石构成的层，一般称 为风化壳。
（二）垂直分带性
根据风化程度、风化特征以及 其物理力学特性的不同，可将风化 壳自上而下划分为4个带，如右图： ①新鲜未风化的岩层 ②风化裂隙和块石带 ③风化碎石带 ④土壤层、风化土层 各风化带之间都是逐步过渡的， 没有明显的界线。
球状风化
球状风化
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狮身人面像能保留（4000多年）原因何在？ 狮身人面像能保留（4000多年）原因何在？ 多年
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二、主要岩石的风化特点及岩石地貌特征
一、影响岩石风化特征与风化速度的因素 风化作用的速度主要取决于自然地理条件和组 成岩石的矿物性质。 （一）岩石所处的环境条件 1．气候 地表各处的气温、降水及生物状况都受 该地区气候的影响，而气温影响着岩石的机械破碎 程度、化学风化速度、生物风化的进程，降水关系 到水的活跃程度，生物的生长状况直接影响生物风 化作用，因此，气候是影响岩石风化的重要因素。 气候是受纬度、地势、海洋等因素控制，具有分带 性，在不同气候带上，岩石风化特点明显不同。
K2O·Al2O3·6SiO2+3H2O→Al2O3·2SiO2·2H2O+2KOH+ 4SiO2 正长石 固体新矿物 液体 胶体
③水化： 水与一些不含水的矿物相结合，水参与到矿物晶 格中，并改变其分子结构，形成新矿物（如下式）。 CaSO4（硬石膏）+2H2O → CaSO4·2H2O （石膏） 水化作用的结果是改变矿物物理性质：硬度下降， 密度减小，体积增大，有利于物理风化进一步进行 。
（3）因温度变化 引起岩石体积发 生膨胀与收缩作 用（右图）： 左边揭示了风化的 原因，侧重了温 度变化对岩石的 破坏作用； 右边显示了风化的 过程。
（4）生物活动参与下的机械破坏作用：①根劈；② 地下各种动物把地下岩屑带到地表（如图） ；③直 接在岩石上打洞 。
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（二）实质
地下深处的岩石在出露或接近地表后，为适应地表常 温常压的新环境， 必然发生的一种变化过程。
（三）分类
通常分为物理风化、化学风化
1、物理风化
概念：岩石发生物理疏松崩解等机械破坏的 过程，一般不引起化学成分的改变 一般不引起化学成分的改变，以温度变 一般不引起化学成分的改变 化为主要影响因素，破坏只使岩石由大块变为 小块，再变成细沙，细粉，最后变成岩土。
④碳酸盐化作用（在石灰岩地区最明显） 碳酸与岩石中的金属离子发生反应形成碳酸盐化 作用（如下式） 。 CaCO3+H2O+CO2 → Ca(HCO3)2 方解石 重碳酸钙
2KAlSi3O3 + 2H2O+CO2 → H4Al2Si2O9 + K2CO3 + 4SiO2 正长石 固体矿物 真溶液 胶体
引起物理风化的主要原因有： 引起物理风化的主要原因有：
（1）岩石卸荷释重引起的剥离作用：形成于地 壳深处的岩石，后来受到地壳抬升，释放了原 来受压的应力，由此引起岩体膨胀，当膨胀超 过弹性限度，岩石就发生破裂。
在花岗岩分布地区由于岩石完整，物质均匀，破 裂面少，因而这种原因引起的物理风化最常见。
花岗岩经物理风化后片状剥落 Photograph by Peter L. Kresan 岩石卸荷释重引起物理风化 Photograph by Peter L. Kresan
地 貌
山西五台山
学
第八章 风化作用与坡地重力地貌
• 人们通常用“海枯石烂不变心”来表示对 爱情的忠贞，实际上海会枯，石也会烂。 引起石烂的原因就是——风化作用 • 风化后的物质在重力和水等因素作用下， 容易顺坡向下运动，形成——坡地重力
地貌
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3．节理发育状况 节理的存在有利于水溶液的流动 和生物活动，以致节理多的岩石容易风化，尤其是 在几组节理交汇的地方，节理把岩石分割成多面体 的小块，小岩块的棱和隅角与外界接触面积增大， 则从多个方向受到温度和水溶液等因素的作用，使 岩石破坏程度加重，破坏深度加强，久之棱角消失， 变成球形，这种现象叫球状风化 球状风化。它是物理风化和 球状风化 化学风化共同作用的结果，以化学风化为主。 矿物成分、结构、构造及节理状况不同的岩石 共生在一起，它们抵抗风化的能力不一致，则抗风 化能力强的岩石突出，抗风化能力弱的岩石凹入， 该现象称为差异风化 差异风化。 差异风化
（2）外来晶体的挤压作用（ 又称冰劈或冰楔作用， 如图） 冰辟作用形成过程：① 存 在于岩石裂隙中的水，在 气温达到冰点凝固结冰时 体积膨胀，使岩石裂隙加 宽加深。② 冰融化时，水 沿着扩大了的裂隙向更深 处渗入，再次冻结……③ 如此反复，以致把岩石崩 解成碎块。 冰辟作用在气温常在0℃上下变化的亚寒带潮湿 0℃上下 潮湿地区 0℃上下 潮湿 最显著。
2、化学风化
（1）概念 位于地表的岩石矿物在水、大气、生物的相互 作用下，发生氧化、溶解、水解、水化等一系列 化学反应，因而改变了岩石的物理性质和化学成 化学反应 分，甚至形成新的矿物，破坏岩石原来的结构， 使岩石疏松甚至逐渐变成松散的土层。 （2）影响因素： 最活跃的因素 水：地表化学风化过程中最活跃 最活跃 大气：氧气、二氧化碳 温度：影响化学风化进行的速度 速度
第一节 风化作用与风化壳
一、风化作用
（一）概念
岩石，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 岩石，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， 生的一系列崩解和分解作用。岩石的风化作用是一种长期的、持续的普 生的一系列崩解和分解作用。岩石的风化作用是一种长期的、
暴露到地表的岩石，所处环境与原来有较大差别，必然引起岩石发 暴露到地表的岩石，所处环境与原来有较大差别， 生变化以适应新的环境。同时， 生变化以适应新的环境。同时，风化破碎后的岩石又形成一些在常温常 压条件下稳定的产物，这就是风化作用（weathering）， 压条件下稳定的产物，这就是风化作用（weathering），即地壳表层的 遍而极其缓慢的作用过程。 遍而极其缓慢的作用过程。
三、主要岩石的风化特点及岩石地貌特征 不同矿物组成的岩石在外界条件下，风化特点也会不同. 1．花岗岩 在植被覆盖时，物理风化强烈，易崩解成碎粒；在湿热条件 下，化学风化强烈，石英保留为砂粒，长石风化为粘粒，形成砂中带粘 的风化物。花岗岩常有数组节理，易形成球状风化现象，但在北方，化 学风化较弱，易形成险峻的山峰。 2．玄武岩 较花岗岩易风化，风化产物粘细，由于含磁铁矿，风化后形 成硬壳，成为影响作用生长的因素。如化学风化不强，易形成陡峭山坡。 3．页岩 易发生物理风化、化学风化为粘土矿物，其中夹有页岩碎片， 进一步风化可形成肥沃土壤。 4．砂岩 抗风化能力强，风化物与原岩性质相近，含砂量高，松散，易 透水。 5．石灰岩 主要成分CaCO3，易溶解，风化物质地粘细，含钙质丰富， 酸性弱，发育的土地肥力较差。 6．石英岩 风化最难，以机械破碎为主，沿节理易形成陡峭山峰，发育 成土壤肥力差。 7．大理岩 其由碳酸盐矿物组成，在湿热气候区，主要发生化学风化， 风化土层浅薄，而在干旱区，则难于风化而形成陡峭的地形。