工程巖土的外業(yè)勘察-地球與地質(zhì)作用

地質(zhì)作用一、地質(zhì)作用的概念地質(zhì)作用是指由自然動力引起地殼組成物質(zhì)、地殼構(gòu)造、地表形態(tài)等不斷地變化和形成的作用。由地質(zhì)作用引起的現(xiàn)象，稱為地質(zhì)現(xiàn)象。風蝕地貌地質(zhì)作用的自然力是地質(zhì)營力，力是能量的表現(xiàn)，來自地球內(nèi)部的稱為內(nèi)能，來自地球外部的稱為外能?？λ固胤辶值孛惨弧⒌刭|(zhì)作用的概念二、地質(zhì)作用的能量來源1.內(nèi)能源于地球內(nèi)部的能量重力能是地心引力給予物體的位能。是地表流水、冰川、塊體等運動的動力熱能有增積作用、重力收縮、放射性元素衰變等產(chǎn)生。與巖漿作用、變質(zhì)作用、變質(zhì)作用等關(guān)系密切。結(jié)晶能和化學能是內(nèi)部化學成分的轉(zhuǎn)變及結(jié)晶過程中產(chǎn)生的，常以熱能的形式表現(xiàn)出來。地球旋轉(zhuǎn)能是由產(chǎn)生地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的能量，促使地球物質(zhì)移動移動等。二、地質(zhì)作用的能量來源2.外能源于地球外部的能量太陽輻射能產(chǎn)生空氣對流和大氣環(huán)流、水圈的運動日月引力能導致潮汐、固體潮等。生物能可對地表巖石、礦物產(chǎn)生破壞作用。二、地質(zhì)作用的能量來源三、地質(zhì)作用的類型根據(jù)地質(zhì)作用的能量來源不同，通常將其分為:內(nèi)動力地質(zhì)作用是指由內(nèi)能引起的巖石圈甚至地球的物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)和地表形態(tài)的變化與發(fā)展。內(nèi)動力地質(zhì)作用的具體類型見下頁。1.內(nèi)動力地質(zhì)作用外動力地質(zhì)作用是指由外能引起地殼表面形態(tài)、物質(zhì)成分變化的作用。外動力地質(zhì)作用的具體類型見下頁。2.外動力地質(zhì)作用三、地質(zhì)作用的類型根據(jù)地質(zhì)作用的能量來源不同，通常將其分為:地質(zhì)作用類型劃分表三、地質(zhì)作用的類型1.內(nèi)動力地質(zhì)作用地殼運動水平運動垂直運動地殼或巖石圈塊體沿水平方向移動，它使巖層產(chǎn)生褶皺、斷裂。我國的橫斷山脈、祁連山等均為褶皺山系指地殼或巖石圈相鄰塊體或同一塊體的不同部分作差異性上升或下降，使某些地區(qū)上升形成山岳、高原，另一些地區(qū)下降．形成湖、海、盆地。如：喜馬拉雅山三、地質(zhì)作用的類型天山1.內(nèi)動力地質(zhì)作用三、地質(zhì)作用的類型喜馬拉雅山山脈上升速度1~2cm/a，其主峰珠穆朗瑪峰海拔8848.13m1.內(nèi)動力地質(zhì)作用三、地質(zhì)作用的類型地殼內(nèi)部的巖漿，在地殼運動的影響下，向外部壓力減小的方向移動，上升侵入地殼或噴出地面，冷卻凝固成為巖石的全過程。巖漿作用如：2010年3月20日，冰島南部埃亞菲亞德拉冰蓋冰川下一座火山在沉寂了190多年后再度噴發(fā)。巖漿沖向1000米處高空。1.內(nèi)動力地質(zhì)作用三、地質(zhì)作用的類型由于地殼運動、巖漿作用等引起物理和化學條件發(fā)生變化，促使巖石在固體狀態(tài)下改變其成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造的作用。變質(zhì)作用如沉積巖中的石灰?guī)r經(jīng)過變質(zhì)重結(jié)晶作用后，變質(zhì)成為大理巖。1.內(nèi)動力地質(zhì)作用三、地質(zhì)作用的類型是由于地殼運動引起地球內(nèi)部能量的長期積累，達到一定的限度而突然釋放時，導致地殼一定范圍的快速顫動。地震1.內(nèi)動力地質(zhì)作用三、地質(zhì)作用的類型2011年3月11日14時46分（北京時間2011年3月11日13時46分），位于日本東經(jīng)142.6°，北緯38.1°的東北海岸爆發(fā)了9.0級大地震，震源深度達10公里。地震、海嘯、核泄漏接踵而來。1.內(nèi)動力地質(zhì)作用三、地質(zhì)作用的類型2018年11月30日，美國阿拉斯加州安克雷奇市，地面道路因地震發(fā)生塌陷。當天，美國阿拉斯加州南部發(fā)生7級地震，震中位于阿拉斯加州最大城市安克雷奇以北約13公里處，震源深度40.9公里。1.內(nèi)動力地質(zhì)作用三、地質(zhì)作用的類型2.外力地質(zhì)作用由太陽的輻射能和地球的重力位能(包括其他星體的引力作用)所引起的地質(zhì)作用。常見的外力作用現(xiàn)象有氣溫的變化、雨、雪、風、地面匯流、河流、湖泊、海洋作用、生物作用以及重力作用等。外力作用主要是破壞內(nèi)力作用形成的地形或產(chǎn)物。三、地質(zhì)作用的類型2.外力地質(zhì)作用三、地質(zhì)作用的類型2、破碎剝落的巖石碎屑物質(zhì)被一定外力地質(zhì)作用搬運。1、風化剝蝕：是使暴露于地殼表面的巖石破碎剝落。3、被搬運的物質(zhì)，由于搬運介質(zhì)的搬運能力減弱，從搬運介質(zhì)中分離出來，形成沉積物的過程。4、沉積下來的各種松散堆積物，在一定條件下，發(fā)生壓密、膠結(jié)及重結(jié)晶等使之固結(jié)成為巖石的作用。①風化剝蝕②搬運作用③沉積作用④成巖作用2.外力地質(zhì)作用三、地質(zhì)作用的類型風化和侵蝕作用2.外力地質(zhì)作用三、地質(zhì)作用的類型2.外力地質(zhì)作用三、地質(zhì)作用的類型總體而言，內(nèi)動力地質(zhì)作用形成地表的高低起伏，決定了地球表面的基本特征和內(nèi)部構(gòu)造；外動力地質(zhì)作用削高填低，塑造地表形態(tài)，促使地表形態(tài)演變。內(nèi)、外動力地質(zhì)作用相互聯(lián)系、相互制約，共同促進地殼的不斷演化。風化作用的類型（一）風化作用概念風化作用是地表或接近地表的巖石、礦物與大氣、水及生物接觸過程中產(chǎn)生物理、化學變化而在原地形成松散堆積物的全過程。（二）風化作用的類型根據(jù)風化作用的因素和性質(zhì)的不同，將其分為物理風化、化學風化和生物風化三大類型。風化作用的類型

1）物理風化在地表或接近地表條件下，巖石、礦物在原地發(fā)生機械破碎的過程叫做物理風化作用。引起物理風化作用的主要因素有熱力風化、冰劈作用、鹽類的結(jié)晶與潮解作用等。物理風化1、溫差風化由于溫度的變化，巖石反復膨脹和收縮，使巖石崩解的作用。原因：巖石的導熱性差，在白天，巖石接受太陽輻射時，表層升溫快，產(chǎn)生膨脹，而內(nèi)部則升溫很慢，基本上不產(chǎn)生膨脹，從而導致產(chǎn)生平行于巖石表面的微裂隙；夜間巖石表面降溫快、收縮，而巖石內(nèi)部降溫慢，基本上不收縮，從而產(chǎn)生垂直于巖石表面的微裂隙。這樣日久天長巖石就由表及里逐漸崩解破壞，結(jié)果使巖石層層剝落。1、溫差風化圖1巖石的層狀剝落示意圖1、溫差風化2、冰劈（冰楔）作用孔隙中的水結(jié)冰膨脹撐裂巖石。原因：水結(jié)冰時，體積增加9%左右，所產(chǎn)生的壓強可達2000kg/cm2。在寒冷地區(qū)，由于晝夜溫度變化較大，石材內(nèi)和外表的水分在石材的孔洞、縫隙、裝飾縫、安裝縫之間交替凍結(jié)—融化—再凍結(jié)—再融化，由于水與冰的膨脹與收縮反復進行，終造成石材表面和近表面的結(jié)構(gòu)松動與裂隙，使石材碎裂。2、冰劈（冰楔）作用圖2冰劈作用2、冰劈（冰楔）作用冰劈作用的原理和過程，晝夜溫差的變化，在堅硬巖層中裂隙和孔隙中的水結(jié)冰體積增大，使巖石發(fā)生松動和崩解破碎，主要發(fā)生在氣候寒冷的地區(qū)。2、冰劈（冰楔）作用圖3在冰島南部的一塊巖石因凍融風化而分解2、冰劈（冰楔）作用3、鹽類的結(jié)晶與潮解作用巖石裂隙中的鹽類反復結(jié)晶、潮解，使巖石崩解。

原因：在干旱和半干旱氣候帶，充填在巖石裂隙中的含鹽水溶液，因白天氣溫高，蒸發(fā)量大，使裂隙中的鹽類過飽和結(jié)晶，結(jié)晶時體積膨脹，并對裂隙兩壁產(chǎn)生一定的壓力，使巖石產(chǎn)生新的微裂隙。夜間巖石裂隙中的鹽晶從大氣中吸收水分而潮解。鹽水溶液又滲透到新裂隙中。如此反復結(jié)晶潮解，使巖石裂隙逐漸擴大，最終導致巖石崩解。3、鹽類的結(jié)晶與潮解作用圖4鹽結(jié)晶作用引起的蜂窩狀風化3、鹽類的結(jié)晶與潮解作用巖石和礦物在大氣，水及生物的相互作用下發(fā)生的化學成分和礦物組成的變化，稱化學風化?；瘜W風化作用2）化學風化作用引起化學風化作用的主要因素：溶解作用、水化作用、水解作用、碳酸化作用、氧化作用等。溶解作用的結(jié)果，使巖石中的易溶物質(zhì)被逐漸溶解而隨水流失，難溶的物質(zhì)則殘留于原地。巖石由于可溶物質(zhì)的被溶解而致孔隙增加，削弱了顆粒間的結(jié)合力從而降低巖石的堅實程度，更易遭受物理風化作用而破碎。最容易溶解的礦物是鹵化鹽類（巖鹽，鉀鹽），其次是硫酸鹽類（石膏，硬石膏），再次是碳酸鹽類（石灰?guī)r，白云巖）。指巖石、礦物溶解于水的作用。1、溶解作用巖石在水里的溶解作用一般進行的十分緩慢，但是當水的溫度升高以及壓力增大時，水的溶解作用就比較活躍。特別是當水中含有侵蝕性的CO2而發(fā)生碳酸化作用時，水的溶解作用就會顯著增強，如在石灰?guī)r分布地區(qū)，由于這種溶解作用經(jīng)常會產(chǎn)生溶洞、溶穴等巖溶現(xiàn)象。指巖石、礦物溶解于水的作用。1、溶解作用

圖5石灰?guī)r溶解作用：CaCO3+H2O+CO2=Ca(HCO3)2石灰?guī)r的主要成分是碳酸鈣，在有水和二氧化碳時發(fā)生化學反應生成碳酸氫鈣，后者可溶于水，使巖石破壞。1、溶解作用水化作用的結(jié)果產(chǎn)生了含水礦物。含水礦物的硬度一般低于無水礦物，同時由于在水化過程中結(jié)合了一定數(shù)量的水分子進人物質(zhì)的成分之中，改變了原有礦物的成分，引起體積膨脹，對巖石也具有一定的破壞作用。指水分子與礦物化合生成含水礦物的化學作用。2、水化作用若巖層中含有硬石膏時，當石膏發(fā)生水化作用而體積膨脹，對圍巖會產(chǎn)生很大的壓力，促使巖層破碎。在隧道施工中，這種壓力甚至能引起支撐傾斜、襯砌開裂，應當引起足夠的注意。水化作用圖6CaSO4

+2H2O→CaSO4·2H2O2、水化作用巖石中一些礦物溶于水后，與水中的H+和OH－離子發(fā)生化學反應，形成新的礦物，新礦物溶于水而被帶走，使巖石遭到破壞。指礦物與水發(fā)生反應而分解的作用。3、水解作用水化作用圖7在高倍的電子顯微鏡下，可以看到殘余的長石被腐蝕并被粘土包裹。正長石經(jīng)水解作用后，開始形成的K與水中OH離子結(jié)合，形成KOH隨水流失，析出一部分SiO2可呈膠體溶液隨水流失，或形成蛋白石（SiO2·nH2O）殘留于原地；其余部分可形成難溶于水的高嶺石而殘留于原地。3、水解作用4.碳酸化作用碳酸化作用當水中溶有CO2時，水溶液中除H和(OH)離子外，還有CO3和HCO3離子，堿金屬及堿土金屬與之相遇會形成碳酸鹽，這種作用稱為碳酸化作用。這種現(xiàn)象在石灰?guī)r地區(qū)最為常見。4.碳酸化作用碳酸化作用硅酸鹽礦物經(jīng)碳酸化作用其中堿金屬變成碳酸鹽隨水流失，如花崗巖中的正長石受到長期碳酸化作用時，則發(fā)生如下反應：4K（AlSi3O8）+4H2O+2CO2→2K2CO3

+8SiO2+Al4（Si4O10）（OH）8

正長石高嶺石5、氧化作用氧化作用礦物中的低價元素與大氣中的游離氧化合變?yōu)楦邇r元素的作用，稱為氧化作用。5、氧化作用氧化作用氧化作用是地表極為普遍的一種自然現(xiàn)象。在濕潤的情況下，氧化作用更為強烈。自然界中，有機化合物、低價氧化物、硫化物最容易遭受氧化作用。尤其是低價鐵常被氧化成高價鐵。例如常見的黃鐵礦（FeS2）在含有游離氧的水中，經(jīng)氧化作用形成褐鐵礦（Fe2O3·nH2O），同時產(chǎn)生對巖石腐蝕性極強的硫酸，可使巖石中的某些礦物分解形成洞穴和斑點，致使巖石破壞。5、氧化作用2FeS2

+7O2

+2H2O→2FeSO4

+2H2SO4

黃鐵礦硫酸亞鐵12FeSO4

+3O2

+6H2O→4Fe2(SO4)3+4Fe(OH)3硫酸亞鐵褐鐵礦Fe2(SO4)3

+6H2O→2Fe(OH)3

+3H2SO4

褐鐵礦硫酸5、氧化作用圖8-1鐵銹斑駁污漬圖8-2鐵礦氧化脫落3）生物風化作用巖石和礦物在生物影響下發(fā)生的物理和化學變化稱生物風化作用。生物風化作用主要有兩個方面：生物的機械破壞、生物的化學破壞。①生物的機械破壞植物根部在巖石裂隙中生長，迫使裂隙擴大，引起巖石崩解的過程稱為根劈作用（物理風化）。人類的工程活動會大大加速對巖石的風化過程。3）生物風化作用②生物的化學破壞生物通過新陳代謝及其遺體腐爛后對巖石進行分解的過程，稱為生物化學風化作用。植物和細菌在新陳代謝中常分泌出有機酸等溶液，一方面植物通過它們汲取巖石中的某些成分作為養(yǎng)分；另一方面這些酸類溶液使巖石受到腐蝕，從而改變巖石、礦物的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和成分。生物死亡后，其遺體逐漸腐爛分解，形成一種暗黑色的膠狀物—腐殖質(zhì)。腐殖質(zhì)在自然條件下，能使硅酸鹽分解而生成腐殖酸鹽，易隨水流失；腐殖酸還能使難溶的FeO,還原為易溶的FeO，加速某些礦物的分解。3）生物風化作用3）生物風化作用圖9根劈作用3）生物風化作用圖10地衣分泌的有機酸破壞巖石3）生物風化作用上述三種風化作用并不是孤立進行的，而是相互促進、彼此聯(lián)系的。物理風化使得巖石破碎，從而增大了巖石與水溶液等的接觸面，有利于化學風化的發(fā)生；化學風化降低了巖石強度，又促進物理風化的加強。在物理風化和化學風化中又有生物活動的因素。3）生物風化作用從地域性而言，只是在某種環(huán)境下，某種作用顯得突出而已，如在炎熱、潮濕的氣候區(qū)以化學風化和生物風化為主；在溫濕地區(qū)以化學風化為主；在寒冷、干旱地區(qū)以物理風化為主。巖石的風化是由表及里的，地表部分受風化程度最顯著，由地表往下受風化作用的影響逐步減弱以至消失。3）生物風化作用因此，在風化巖層剖面的不同深度上，巖石的物理力學性質(zhì)有明顯差異。從工程地質(zhì)的角度，一般把風化巖層自上而下分為四個帶：全風化帶、強風化帶、中風化帶和微風化帶。風化作用（上）風化作用概念風化作用是地表或接近地表的巖石、礦物與大氣、水及生物接觸過程中產(chǎn)生物理、化學變化而在原地形成松散堆積物的全過程。根據(jù)風化作用的因素和性質(zhì)的不同，將其分為物理風化、化學風化和生物風化三大類型。（一）風化作用的類型在地表或接近地表條件下，巖石、礦物在原地發(fā)生機械破碎的過程叫做物理風化作用。引起物理風化作用的主要因素有熱力風化、冰劈作用、鹽類的結(jié)晶與潮解作用等。（一）風化作用的類型（1）物理風化原因：由于溫度的變化，巖石反復膨脹和收縮，使巖石崩解的作用。1、溫差風化（一）風化作用的類型巖石的導熱性差，在白天，巖石接受太陽輻射時，表層升溫快，產(chǎn)生膨脹，而內(nèi)部則升溫很慢，基本上不產(chǎn)生膨脹，從而導致產(chǎn)生平行于巖石表面的微裂隙；夜間巖石表面降溫快、收縮，而巖石內(nèi)部降溫慢，基本上不收縮，從而產(chǎn)生垂直于巖石表面的微裂隙。這樣日久天長巖石就由表及里逐漸崩解破壞，結(jié)果使巖石層層剝落。1、溫差風化（一）風化作用的類型1、溫差風化（一）風化作用的類型圖1巖石的層狀剝落示意圖原因：孔隙中的水結(jié)冰膨脹撐裂巖石。水結(jié)冰時，體積增加9%左右，所產(chǎn)生的壓強可達2000kg/cm2。在寒冷地區(qū)，由于晝夜溫度變化較大，石材內(nèi)和外表的水分在石材的孔洞、縫隙、裝飾縫、安裝縫之間交替凍結(jié)—融化—再凍結(jié)—再融化，由于水與冰的膨脹與收縮反復進行，終造成石材表面和近表面的結(jié)構(gòu)松動與裂隙，使石材碎裂。2、冰劈（冰楔）作用（一）風化作用的類型（一）風化作用的類型圖2冰劈作用2、冰劈（冰楔）作用冰劈作用的原理和過程，晝夜溫差的變化，在堅硬巖層中裂隙和孔隙中的水結(jié)冰體積增大，使巖石發(fā)生松動和崩解破碎，主要發(fā)生在氣候寒冷的地區(qū)。（一）風化作用的類型2、冰劈（冰楔）作用（一）風化作用的類型圖3在冰島南部的一塊巖石因凍融風化而分解2、冰劈（冰楔）作用原因：巖石裂隙中的鹽類反復結(jié)晶、潮解，使巖石崩解。

3、鹽類的結(jié)晶與潮解作用（一）風化作用的類型在干旱和半干旱氣候帶，充填在巖石裂隙中的含鹽水溶液，因白天氣溫高，蒸發(fā)量大，使裂隙中的鹽類過飽和結(jié)晶，結(jié)晶時體積膨脹，并對裂隙兩壁產(chǎn)生一定的壓力，使巖石產(chǎn)生新的微裂隙。夜間巖石裂隙中的鹽晶從大氣中吸收水分而潮解。鹽水溶液又滲透到新裂隙中。如此反復結(jié)晶潮解，使巖石裂隙逐漸擴大，最終導致巖石崩解。（一）風化作用的類型3、鹽類的結(jié)晶與潮解作用（一）風化作用的類型3、鹽類的結(jié)晶與潮解作用圖4鹽結(jié)晶作用引起的蜂窩狀風化巖石和礦物在大氣，水及生物的相互作用下發(fā)生的化學成分和礦物組成的變化，稱化學風化。（一）風化作用的類型

2）化學風化作用引起化學風化作用的主要因素：溶解作用、水化作用、水解作用、碳酸化作用、氧化作用等。溶解作用的結(jié)果，使巖石中的易溶物質(zhì)被逐漸溶解而隨水流失，難溶的物質(zhì)則殘留于原地。巖石由于可溶物質(zhì)的被溶解而致孔隙增加，削弱了顆粒間的結(jié)合力從而降低巖石的堅實程度，更易遭受物理風化作用而破碎。（一）風化作用的類型1、溶解作用指巖石、礦物溶解于水的作用。最容易溶解的礦物是鹵化鹽類（巖鹽，鉀鹽），其次是硫酸鹽類（石膏，硬石膏），再次是碳酸鹽類（石灰?guī)r，白云巖）。巖石在水里的溶解作用一般進行的十分緩慢，但是當水的溫度升高以及壓力增大時，水的溶解作用就比較活躍。（一）風化作用的類型1、溶解作用指巖石、礦物溶解于水的作用。特別是當水中含有侵蝕性的CO2而發(fā)生碳酸化作用時，水的溶解作用就會顯著增強，如在石灰?guī)r分布地區(qū)，由于這種溶解作用經(jīng)常會產(chǎn)生溶洞、溶穴等巖溶現(xiàn)象。（一）風化作用的類型1、溶解作用指巖石、礦物溶解于水的作用。（一）風化作用的類型

圖5石灰?guī)r溶解作用：CaCO3+H2O+CO2=Ca(HCO3)2石灰?guī)r的主要成分是碳酸鈣，在有水和二氧化碳時發(fā)生化學反應生成碳酸氫鈣，后者可溶于水，使巖石破壞。1、溶解作用（一）風化作用的類型2、水化作用水化作用的結(jié)果產(chǎn)生了含水礦物。含水礦物的硬度一般低于無水礦物，同時由于在水化過程中結(jié)合了一定數(shù)量的水分子進人物質(zhì)的成分之中，改變了原有礦物的成分，引起體積膨脹，對巖石也具有一定的破壞作用。指水分子與礦物化合生成含水礦物的化學作用。若巖層中含有硬石膏時，當石膏發(fā)生水化作用而體積膨脹，對圍巖會產(chǎn)生很大的壓力，促使巖層破碎。在隧道施工中，這種壓力甚至能引起支撐傾斜、襯砌開裂，應當引起足夠的注意。（一）風化作用的類型2、水化作用水化作用CaSO4

+2H2O→CaSO4·2H2O圖6（一）風化作用的類型3、水解作用巖石中一些礦物溶于水后，與水中的H+和OH－離子發(fā)生化學反應，形成新的礦物，新礦物溶于水而被帶走，使巖石遭到破壞。指礦物與水發(fā)生反應而分解的作用。（一）風化作用的類型3、水解作用正長石經(jīng)水解作用后，開始形成的K與水中OH離子結(jié)合，形成KOH隨水流失，析出一部分SiO2可呈膠體溶液隨水流失，或形成蛋白石（SiO2·nH2O）殘留于原地；其余部分可形成難溶于水的高嶺石而殘留于原地。圖7在高倍的電子顯微鏡下，可以看到殘余的長石被腐蝕并被粘土包裹。（一）風化作用的類型4.碳酸化作用當水中溶有CO2時，水溶液中除H和(OH)離子外，還有CO3和HCO3離子，堿金屬及堿土金屬與之相遇會形成碳酸鹽，這種作用稱為碳酸化作用。這種現(xiàn)象在石灰?guī)r地區(qū)最為常見。硅酸鹽礦物經(jīng)碳酸化作用其中堿金屬變成碳酸鹽隨水流失，如花崗巖中的正長石受到長期碳酸化作用時，則發(fā)生如下反應：4K（AlSi3O8）+4H2O+2CO2→2K2CO3

+8SiO2+Al4（Si4O10）（OH）8

正長石高嶺石（一）風化作用的類型5、氧化作用礦物中的低價元素與大氣中的游離氧化合變?yōu)楦邇r元素的作用，稱為氧化作用。氧化作用是地表極為普遍的一種自然現(xiàn)象。在濕潤的情況下，氧化作用更為強烈。自然界中，有機化合物、低價氧化物、硫化物最容易遭受氧化作用。尤其是低價鐵常被氧化成高價鐵。（一）風化作用的類型5、氧化作用例如常見的黃鐵礦（FeS2）在含有游離氧的水中，經(jīng)氧化作用形成褐鐵礦（Fe2O3·nH2O），同時產(chǎn)生對巖石腐蝕性極強的硫酸，可使巖石中的某些礦物分解形成洞穴和斑點，致使巖石破壞。（一）風化作用的類型5、氧化作用2FeS2

+7O2

+2H2O→2FeSO4

+2H2SO4

黃鐵礦硫酸亞鐵2FeS2

+7O2

+2H2O→2FeSO4

+2H2SO4黃鐵硫酸亞鐵2FeS2

+7O2

+2H2O→2FeSO4

+2H2SO4黃鐵礦硫酸亞鐵（一）風化作用的類型圖8-1鐵銹斑駁污漬2、冰劈（冰楔）作用圖8-2鐵礦氧化脫落風化作用（下）（3）生物風化作用巖石和礦物在生物影響下發(fā)生的物理和化學破壞作用稱生物風化作用。生物風化作用主要有兩個方面：生物的機械破壞生物的化學破壞植物根部在巖石裂隙中生長，迫使裂隙擴大，引起巖石崩解的過程稱為根劈作用（物理風化）。人類的工程活動會大大加速對巖石的風化過程。（3）生物風化作用①生物的機械破壞生物通過新陳代謝及其遺體腐爛后對巖石進行分解的過程，稱為生物化學風化作用。植物和細菌在新陳代謝中常分泌出有機酸等溶液，一方面植物通過它們汲取巖石中的某些成分作為養(yǎng)分；另一方面這些酸類溶液使巖石受到腐蝕，從而改變巖石、礦物的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和成分。（3）生物風化作用②生物的化學破壞生物死亡后，其遺體逐漸腐爛分解，形成一種暗黑色的膠狀物—腐殖質(zhì)。腐殖質(zhì)在自然條件下，能使硅酸鹽分解而生成腐殖酸鹽，易隨水流失；腐殖酸還能使難溶的FeO,還原為易溶的FeO，加速某些礦物的分解。（3）生物風化作用②生物的化學破壞（3）生物風化作用圖9根劈作用（3）生物風化作用圖10地衣分泌的有機酸破壞巖石上述三種風化作用并不是孤立進行的，而是相互促進、彼此聯(lián)系的。物理風化使得巖石破碎，從而增大了巖石與水溶液等的接觸面，有利于化學風化的發(fā)生；化學風化降低了巖石強度，又促進物理風化的加強。在物理風化和化學風化中又有生物活動的因素。從地域性而言，只是在某種環(huán)境下，某種作用顯得突出而已，如在炎熱、潮濕的氣候區(qū)以化學風化和生物風化為主；在溫濕地區(qū)以化學風化為主；在寒冷、干旱地區(qū)以物理風化為主。（3）生物風化作用巖石的風化是由表及里的，地表部分受風化程度最顯著，由地表往下受風化作用的影響逐步減弱以至消失。因此，在風化巖層剖面的不同深度上，巖石的物理力學性質(zhì)有明顯差異。從工程地質(zhì)的角度，一般把風化巖層自上而下分為四個帶：全風化帶、強風化帶、中風化帶和微風化帶。（3）生物風化作用不同的礦物具有不同的抗風化能力，那么由不同礦物組成的巖石其抗風化能力也就不同。巖石抗風化能力的強弱與它所含礦物成分和數(shù)量有密切的關(guān)系。抗風化能力較弱的礦物組成的巖石被風化后形成凹坑，而抗風化能力強的組分相對突出，在巖石表面就出現(xiàn)凹凸不平的現(xiàn)象，稱為差異風化作用。（二）影響風化作用的因素1.巖石的礦物成分（二）影響風化作用的因素1.巖石的礦物成分序號礦物按風化的難易程度分常見礦物1穩(wěn)定性礦物白云母、石英、石榴石等2較穩(wěn)定性礦物輝石、角閃石、黑云母、正長石等3不穩(wěn)定性礦物斜長石、橄欖石等巖石中的不穩(wěn)定性礦物含量越高，抗風化能力越低。巖石成分均一的較難風化，成分復雜、礦物種類多的較容易風化。（二）影響風化作用的因素1.巖石的礦物成分（二）影響風化作用的因素1.巖石的礦物成分序號礦物按風化的難易程度分常見礦物1穩(wěn)定性礦物白云母、石英、石榴石等2較穩(wěn)定性礦物輝石、角閃石、黑云母、正長石等3不穩(wěn)定性礦物斜長石、橄欖石等組成巖石的礦物粒徑、分布特征、膠結(jié)程度及層理對風化作用的速度和強度有明顯的影響。在其他條件相同的情況下，由細粒、等粒礦物組成及膠結(jié)好的巖石抗風化能力較強，風化速度較慢。（二）影響風化作用的因素巖石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造2.巖石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造一般來說（二）影響風化作用的因素致密、堅硬程度越高，巖層厚度越大越難風化（等粒、塊狀結(jié)構(gòu)）；疏松多孔，巖層厚度越小越容易風化。

2.巖石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造巖石表面的裂隙將加快巖石的風化。裂隙發(fā)育增加了水和空氣與巖石接觸的面積，使風化作用易于進行。被裂隙分割成塊狀的巖石，其棱角部位與外界接觸面積最大，最容易遭受破壞。當風化作用進行到一定程度后，巖石棱角消失，趨于球形。這種現(xiàn)象稱為球形風化。（