風(fēng)化作用-PPT課件

1、第二篇 地表動力地質(zhì)作用第三章 風(fēng)化作用掌握:風(fēng)化作用；風(fēng)化作用的不同類型;物理風(fēng)化作用, 化學(xué)風(fēng)化作用, 生物風(fēng)化作用；影響風(fēng)化作用的因素。了解:殘積物和風(fēng)化殼的概念，土壤本章涉及的英文術(shù)語Weathering, physical weathering, chemical weathering, biological weathering;Solution, oxidation, hydration, hydrolysis;Root wedging, differential weathering, spheroidal weatheringSequence of migration of

2、elementsEluvium, crust of weathering第一節(jié) 風(fēng)化作用的類型風(fēng)化作用weathering的概念: 在地表或近地表的環(huán)境中, 由于溫度變化, 大氣, 水和水溶液及生物等因素的影響, 使巖石在原地遭受破壞的過程。風(fēng)化作用的結(jié)果:單純的機(jī)械破碎, 巖石由大塊變成小塊巖石礦物的分解, 一部分被水溶液帶走, 一部分殘留在原地此“風(fēng)化”非彼“風(fēng)化”化學(xué)中的“風(fēng)化”：含結(jié)晶水的化合物在空氣中失去結(jié)晶水的過程。例子：碳酸鈉晶體的風(fēng)化。與之相對的是“潮解”。地質(zhì)學(xué)中的“風(fēng)化”：巖石在近地表的環(huán)境中，由于物理、化學(xué)或者生物的作用而遭受破壞的過程。第一節(jié) 風(fēng)化作用的類型物理風(fēng)化作用

3、Physical weathering化學(xué)風(fēng)化作用Chemical weathering生物風(fēng)化作用Biological weathering一 、 物理風(fēng)化作用概念：指由于(大氣)溫度變化等自然因素的影響， 使巖石在原地發(fā)生崩解的作用。 僅僅是機(jī)械破碎的過程而化學(xué)成分等等無明顯改變物理風(fēng)化作用的方式：溫差風(fēng)化、冰劈作用、鹽類的結(jié)晶與潮解物理風(fēng)化作用的方式1、溫差風(fēng)化:由于溫度的變化，巖石反復(fù)膨脹和收縮，使巖石崩解的作用。多在溫差大的干旱和半干旱地區(qū)發(fā)生。溫差風(fēng)化過程物理風(fēng)化作用的方式2. 冰劈作用 由于氣溫的變化，巖石裂隙中的水反復(fù)結(jié)冰和融化，從而造成巖石裂隙不斷擴(kuò)大，使巖石發(fā)生崩解的作用。

4、主要發(fā)生有高緯度及高山區(qū)冰 劈 作 用物理風(fēng)化作用的方式3.鹽類的結(jié)晶與潮解作用由于巖石裂隙中的鹽類反復(fù)結(jié)晶、潮解，使巖石崩解的作用。多發(fā)生在干旱及半干旱地區(qū)。二、 化學(xué)風(fēng)化作用化學(xué)風(fēng)化作用(chemical weathering ) 在大氣、水和水溶液的作用下, 使巖石、礦物發(fā)生分解的作用。 發(fā)生了化學(xué)反應(yīng), 成分改變化學(xué)風(fēng)化的方式：溶解作用、氧化作用、水化作用、水解作用化學(xué)風(fēng)化作用的方式溶解作用(solution)巖石中礦物溶解于水而產(chǎn)生分解的過程。 鹵化物、硫酸鹽、碳酸鹽等礦物易溶于水,常見是碳酸鹽礦物溶于含CO2的水溶液中。如CaCO3(方解石)+H2O+CO2Ca(HCO3)2 溶解

5、作用起重要作用的地區(qū)風(fēng)化作用的方式2.氧化作用(oxidation) 礦物與大氣或水中的游離氧反應(yīng)， 生成氧化物的過程。4FeS2(黃鐵礦)+19O2+mH2O2Fe2O3 nH2O+8H2SO4鐵帽（gossan）的形成黃鐵礦氧化生成FeSO4FeSO4繼續(xù)氧化生成Fe2(SO4)3Fe2(SO4)3 是強(qiáng)酸弱堿鹽， 易水解成Fe(OH)3沉淀Fe(OH)3脫水形成褐鐵礦鐵帽和硫化物礦床的關(guān)系化學(xué)風(fēng)化作用的方式3. 水化作用（hydration) 把水分子結(jié)合到礦物的晶格中的 作用。 水分子在礦物晶格中成為結(jié)晶水,只有在高溫下才能分離出來，因而原礦物就變成含水的新礦物。hydration實例

6、 赤鐵礦褐鐵礦 Fe2O3+nH2OFe2O3nH2O 硬石膏石膏 CaSO4+2H2O CaSO4 2H2Ohydration的結(jié)果增大礦物的體積增大對圍巖的的壓力導(dǎo)致礦物的硬度降低， 從而削弱巖石抵抗風(fēng)化作用的能力化學(xué)風(fēng)化作用的方式4. 水解作用(hydrolysis)在水中電離的礦物陰離子或陽離子與H2O離解成的H+和OH-相互結(jié)合，形成難電離的弱電解質(zhì)的過程。碳酸化作用：有CO2參與的水解反應(yīng)水解作用的實例4KAlSi3O8 +6H2OAl4Si4O10(OH)8 +8SiO2+4K(OH） 鉀長石 高嶺石 蛋白石膠體Al4Si4O10(OH)8+nH2O2Al2O3+4SiO2+4H

7、2O 高嶺石 鋁土礦水解作用的結(jié)果 水解作用導(dǎo)致巖石和礦物的破壞 水解時OH-離子與金屬陽離子一 起進(jìn)入海洋，使海洋的PH值增大 而H+則與鋁硅酸絡(luò) 陰離子結(jié)合生成難溶解的粘土礦 物，殘留在大陸。三、生物風(fēng)化作用概念： 生物的生命活動引起巖石的分解分類：生物物理風(fēng)化作用：指生物活動導(dǎo)致巖石機(jī)械破壞的作用生物化學(xué)風(fēng)化作用：生物在新陳代謝過程中產(chǎn)生的分泌物和生物死亡后的遺體腐爛的分解產(chǎn)物使巖石分解破壞的作用生物物理風(fēng)化作用：根劈作用地 衣第二節(jié) 影響風(fēng)化作用的因素 影響風(fēng)化作用的因素包括： 巖石的成分 結(jié)構(gòu) 裂隙發(fā)育程度 氣候和地形一、巖石成分對風(fēng)化作用的影響元素的遷移能力 元素及其化合物在風(fēng)化過

8、程中從礦物中析出的難易程度。 元素遷移系列元素的遷移系列遷移系列元素的組成1.極易遷移的元素Cl (Br、B、I) S2.易被遷移的元素K Ca Na Mg F Sr Zn U3.可遷移的元素SiO2(硅酸鹽的）Mn P、 Ba Rb Ni Cu 4.略可遷移的元素Al Fe Ti5.不遷移的元素SiO2(石英）元素遷移能力與氣候有關(guān)寒冷冰凍氣候區(qū)干旱、半干旱氣候區(qū)：近1-2系列遷移溫暖潮濕氣候區(qū)：1，2，3系列炎熱潮濕氣候區(qū)：1，2，3，4系列一、巖石成分對風(fēng)化作用的影響2. 礦物的抗風(fēng)化能力-礦物成分 各類礦物的耐風(fēng)化能力的順序：自然元素氧化物、氫氧化物硅酸鹽、硫化物硫酸鹽、鹵化物。 共價

9、鍵型礦物的抗風(fēng)化能力大于離子鍵型的礦物 對同類礦物而言，淺色或無色礦物抗風(fēng)化能力大于深色礦物；表層形成的礦物比地下深處高溫高壓環(huán)境中形成的礦物耐風(fēng)化；巖漿巖礦物中抗風(fēng)化能力與結(jié)晶順序相反。鮑文序列3.巖石抗風(fēng)化能力在相同的外界條件下, 單礦物組成的巖石, 其抗風(fēng)化能力大于復(fù)礦物巖石沉積巖的抗風(fēng)化能力大于巖漿巖差異風(fēng)化在相同自然條件下, 由于巖性(礦物組成)的不同而導(dǎo)致風(fēng)化速度不同, 使巖石表面出現(xiàn)凸凹不平的現(xiàn)象。如長江西嶺峽中的牛肝馬肺峽牛肝馬肺遠(yuǎn)景差異風(fēng)化實例巖石結(jié)構(gòu)、裂隙發(fā)育程度對風(fēng)化作用的影響顆粒大的巖石易于化學(xué)風(fēng)化孔隙度大的巖石且連通性好的巖石,易于風(fēng)化沉積巖中鈣質(zhì)膠結(jié)的巖石較硅質(zhì)膠結(jié)

10、的巖石易于風(fēng)化裂隙發(fā)育的巖石易于風(fēng)化球形風(fēng)化巖石中因發(fā)育多組裂隙，由于風(fēng)化作用的影響, 巖石表面趨于圓化(球狀)的現(xiàn)象, 是由物理風(fēng)化和化學(xué)風(fēng)化共同作用的結(jié)果。常見于較細(xì)、均質(zhì)巖石中，如粉砂巖、凝灰?guī)r、火山熔巖中，球形風(fēng)化球形風(fēng)化球形風(fēng)化過程三、氣候帶對風(fēng)化作用的影響氣溫和降雨量氣溫的高低化學(xué)風(fēng)化晝夜溫差大小物理風(fēng)化降雨量水的多少和化學(xué)風(fēng)化作用的強(qiáng)弱。氣候決定了風(fēng)化作用的類型冰凍氣候帶冰劈作用，基本無化學(xué)風(fēng)化；干旱、半干旱區(qū)溫差風(fēng)化為主，化學(xué)風(fēng)化作用微弱；溫暖潮濕區(qū)化學(xué)風(fēng)化顯著，生物風(fēng)化發(fā)育；炎熱潮濕區(qū)化學(xué)風(fēng)化、生物風(fēng)化強(qiáng)烈、徹底。不同氣候帶風(fēng)化作用的強(qiáng)度和深度四、地形對風(fēng)化作用的影響隨地形高

11、低的變化，引起氣候的垂直分帶，從而導(dǎo)致風(fēng)化作用的類型和速度不同。同一高度的陽坡和陰坡因溫度有差異，風(fēng)化作用強(qiáng)度也會有差異，陽坡比陰坡風(fēng)化作用強(qiáng)。地形陡緩對風(fēng)化作用也有影響。陡坡地下水位低，植被稀少，風(fēng)化產(chǎn)物不易保存，而緩坡則相反，化學(xué)和生物風(fēng)化相對強(qiáng)烈， 風(fēng)化產(chǎn)物易保存。第三節(jié) 風(fēng)化殼及土壤一、風(fēng)化殼（curst of weathering）殘積物土壤風(fēng)化殼三個概念之間的關(guān)系殘積物（eluvium）殘積物（eluvium） ：地表巖石經(jīng)過長期的風(fēng)化作用，各種礦物發(fā)生不同程度的分解，可遷移的成分從原礦物中遷移出來隨水流走，剩下的物質(zhì)殘留在原地稱為殘積物。簡單的說，殘積物就是：經(jīng)長期物理和化學(xué)風(fēng)化

12、作用后殘留在原地的風(fēng)化產(chǎn)物。土壤土壤: 經(jīng)過生物風(fēng)化作用的改造而富含腐植質(zhì)的殘積物。風(fēng)化殼：在陸地表面由殘積物和土壤構(gòu)成的一層不連續(xù)的、厚薄不均的薄殼。風(fēng)化殼風(fēng)化殼：在陸地表面由殘積物和土壤構(gòu)成的一層不連續(xù)的、厚薄不均的薄殼。風(fēng)化殼性質(zhì)受巖石性質(zhì)、氣候、地形等因素的影響。風(fēng)化殼具有垂直分帶性（土壤層、殘積層、半風(fēng)化層）和水平分帶性（五種風(fēng)化殼類型）。（一）風(fēng)化殼的垂直分帶性風(fēng)化殼的三層結(jié)構(gòu)土壤層：主要由粘土礦物和腐殖質(zhì)組成，是殘積物經(jīng)生物風(fēng)化作用的產(chǎn)物。殘積層：主要由巖石風(fēng)化形成的粘土礦物或其他風(fēng)化產(chǎn)物組成，結(jié)構(gòu)疏松，不含腐殖質(zhì)。半風(fēng)化層：由只發(fā)生輕微風(fēng)化的巖石組成，巖石較致密，完全保留原巖的

13、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造。向下過渡為基巖。（二）風(fēng)化殼的水平分帶性由于氣候的影響，各個地區(qū)的風(fēng)化作用的強(qiáng)度和風(fēng)化產(chǎn)物的特點都有不同，產(chǎn)生了水平的分帶。主要的風(fēng)化殼類型巖屑型高寒地區(qū)硅鋁型粘土型溫帶潮濕硅鋁型碳酸鹽型溫帶半干旱硅鋁氧化物，硫酸鹽型干旱氣候磚紅土型濕熱的熱帶氣候巖屑型風(fēng)化殼燕山大學(xué) 風(fēng)化殼（溫帶潮濕）磚紅土型風(fēng)化殼中國磚紅土的分布吳哥窟（三）古風(fēng)化殼地質(zhì)歷史時期形成的風(fēng)化殼稱為古風(fēng)化殼。意義：了解一個地區(qū)地殼的運動史；古風(fēng)化殼形成時的氣候、古地形特點；指導(dǎo)尋找殘積型的鋁土礦礦、鐵礦、高嶺土礦等。華北地區(qū)O1/C2之間的古風(fēng)化殼C2本溪組：硬綠泥石角巖（含 鐵），紅柱石角巖（含鋁）O1馬家溝組：巨

14、厚層灰?guī)r二、土壤土壤是以各種風(fēng)化產(chǎn)物或松散推積物為母質(zhì)，經(jīng)過生物和化學(xué)作用為主的成土作用形成的。土壤與殘積層的區(qū)別土壤具有植物生長所需要的有機(jī)組分、無機(jī)組分、微量元素和水分。土壤具有成層結(jié)構(gòu)，自上而下分為腐殖層、淋溶層、淀積層。土壤分層腐殖層：顏色較深，含有植物分解產(chǎn)生的大量腐殖質(zhì)，有機(jī)物含量可達(dá)25%，具有團(tuán)粒、孔隙和細(xì)小裂隙等結(jié)構(gòu)，礦物在有機(jī)酸的作用下被分解。淋溶層：顏色較淺，被分解物、微粒礦物和有機(jī)質(zhì)在淋濾作用和淋溶作用下，從本層往下移動，本層缺少有機(jī)質(zhì)。淀積層：由母質(zhì)層組成，顏色與下伏成土母質(zhì)相近，但淀積從上部淋濾下來的成分。土壤剖面腐殖層淋溶層淀積層中國土壤的分布圖土壤與氣候、植被土壤的形成與氣候和植被密切相關(guān)，因此研究土壤可以反映古氣候和古植被狀