風(fēng)化作用講解

自然地質(zhì)作用教學(xué)要求：

1、掌握河流地質(zhì)作用及河流沖積特征

2、了解風(fēng)化作用的類型與巖體風(fēng)化的分級(jí)

3、熟悉影響斜坡穩(wěn)定的主要因素及不穩(wěn)定斜坡的防治措施

風(fēng)化作用掌握風(fēng)化作用的概念、了解風(fēng)化作用的類型、掌握巖石風(fēng)化層的主要地質(zhì)特征與分類地表或接近地表的巖石在大氣、水和生物活動(dòng)等因素的影響下，使巖石礦物成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造發(fā)生一系列變化的作用稱風(fēng)化作用。風(fēng)化作用又能使巖石產(chǎn)生裂隙，破壞了巖石的完整性，影響斜坡和地基的穩(wěn)定。同時(shí)也形成了獨(dú)特的地貌景觀。一、風(fēng)化作用的類型1、物理風(fēng)化作用由于溫度的變化，巖石孔隙、裂隙中水的凍融或鹽類物質(zhì)的結(jié)晶膨脹等作用，使巖石發(fā)生機(jī)械破碎的作用，稱物理風(fēng)化作用。（1）溫度變化（2）水的凍結(jié)和融化（3）鹽的結(jié)晶和潮解（4）巖石釋重

溫度作用引起的巖石崩解過程示意

山體表面巖石的崩解碎裂

冰晶體對巖石的劈裂破壞示意2、化學(xué)風(fēng)化作用化學(xué)風(fēng)化作用指巖石在水和各種水溶液的作用下所引起的破壞作用這種作用不僅使巖石破碎，更重要的是使巖石成分發(fā)生變化，形成新礦物。

（1）溶解作用溶解作用是指水直接溶解巖石礦物的作用。易溶鹵化鹽類、中溶硫酸鹽類、難溶碳酸鹽類（2）氧化作用氧化作用是氧和水的聯(lián)合作用，對氧化亞鐵、硫化物、碳酸鹽類礦物表現(xiàn)比較突出例如：2FeS2+7O2+2H2O-----2FeSO4+2H2SO4(黃鐵礦)（硫酸亞鐵）黃鐵礦風(fēng)化后生成的硫酸對混凝土?xí)鹌茐淖饔谩?/p>

（3）水化作用

水化作用是水進(jìn)入到礦物的晶格當(dāng)中稱為結(jié)晶水。這種作用可使巖石因體積膨脹而致破壞。例如：

CaSO4+2H2O---------CaSO4·2H2O(硬石膏)（石膏）（4）水解作用水解作用是指礦物與水的H+和OH-1起化學(xué)作用形成新的化合物。例如：4K(AlSi3O8)+6H2O-----4KOH+Al4(Si4O10)(OH)8+8SiO2(正長石)（高嶺石）（硅膠）水解作用會(huì)使巖石成分發(fā)生改變,結(jié)構(gòu)破壞,從而降低巖石的強(qiáng)度（5）碳酸化作用水中H2O、CO2參加的作用。例如：CaCO3+H2O+CO2-------Ca(HCO3)2

（碳酸鈣）（重碳酸鈣）3、生物風(fēng)化作用生物風(fēng)化作用是指巖石由生物活動(dòng)所引起的破壞作用。這種破壞作用包括生物物理風(fēng)化作用：機(jī)械的（如植物根系在巖石裂隙中生長）生物化學(xué)風(fēng)化作用：（如生物的新陳代謝中析出的有機(jī)酸對巖石產(chǎn)生的腐蝕、溶解）。此外，人類的工程活動(dòng)也對巖石風(fēng)化產(chǎn)生一定的影響。二、影響巖石風(fēng)化的因素（一）巖性相對穩(wěn)定性造巖礦物極穩(wěn)定石英穩(wěn)定白云母、正長石、斜長石不太穩(wěn)定角閃石、輝石不穩(wěn)定黑云母、橄欖石、方解石、白云石、石膏、各種粘土礦物1.礦物成分各種造巖礦物對風(fēng)化作用的抵抗能力是不相同的，主要取決于礦物的晶格穩(wěn)定性.礦物在風(fēng)化中的穩(wěn)定性由大到小的順序是：氧化物>硅酸鹽>碳酸鹽和硫化物。巖漿巖抗風(fēng)化能力由大到小的順序?yàn)椋核嵝詭r（花崗巖）>中性巖（閃長巖、安山巖）>基性巖（玄武巖）>超基性巖（橄欖巖）；變質(zhì)巖抗風(fēng)化能力由大到小的順序?yàn)椋簻\變質(zhì)巖>中等變質(zhì)巖>深變質(zhì)巖；沉積巖中的頁巖、泥巖的抗風(fēng)化能力最差。2.結(jié)構(gòu)及構(gòu)造等粒結(jié)構(gòu)巖石抗風(fēng)化能力較強(qiáng)，而氣孔狀、杏仁狀構(gòu)造的巖石，與水分、空氣接觸面積大，容易進(jìn)行風(fēng)化；具有片理構(gòu)造的片麻巖、片巖、板巖、千枚巖、頁巖，水分和空氣容易侵入片理裂隙中而加速其風(fēng)化。3.節(jié)理巖石節(jié)理密集處，往往風(fēng)化最劇烈，尤其是幾組節(jié)理交匯地帶，常會(huì)形成風(fēng)化深槽。如背斜的核部和斷層破碎帶，裂隙較發(fā)育，風(fēng)化深度一般較裂隙不發(fā)育的巖石要深。（二）氣候氣候是影響巖石風(fēng)化的重要因素，包括溫度、濕度、降水量、蒸發(fā)量和生物繁殖狀況等因素。（三）地形地形可影響到風(fēng)化作用的速度、深度、風(fēng)化產(chǎn)物的厚度及分布情況。地形條件包括地勢高度、地勢起伏程度和山坡的方向。地勢高度影響到氣候，在同一地區(qū)，高山具有明顯的氣候分帶，山頂氣候寒冷，山麓氣候炎熱，其生物特征顯著不同，因而風(fēng)化作用的類型隨高度而變化三、巖石風(fēng)化層的垂直分帶為了說明巖體的風(fēng)化程度及其變化規(guī)律，正確評價(jià)風(fēng)化巖石對水利工程建設(shè)的影響，就必須對巖體按風(fēng)化程度進(jìn)行分級(jí)。分級(jí)的依據(jù)主要是：新鮮巖石和風(fēng)化巖石的相對比例、褪色度、分解和崩解的程度，礦物蝕變及其次生礦物，間接指標(biāo)如錘擊反應(yīng)、波速變化等情況。

《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（GB50287-99）將巖石按風(fēng)化程度分為全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化、弱風(fēng)化、微風(fēng)化和新鮮巖石五個(gè)等級(jí)。風(fēng)化帶主要地質(zhì)特征風(fēng)化巖縱波速與新鮮巖波速比全風(fēng)化全部變色，光澤消失；巖石的組織結(jié)構(gòu)完全破壞，已崩解成松散的土狀或砂狀，有很大的體積變化，但未松動(dòng)，仍殘留有原始結(jié)構(gòu)特征；除石英顆粒外，其余礦物大部分風(fēng)化蝕變?yōu)榇紊V物；錘擊有松軟感，有凹坑，礦物手可捏碎，用鎬可以挖動(dòng)；<0.4強(qiáng)風(fēng)化大部分變色，只有局部巖塊保持原有顏色；巖石的組織結(jié)構(gòu)大部分破壞，小部分巖石以分解或崩解成土，風(fēng)化裂隙發(fā)育，有時(shí)含有大量次生夾泥；除石英顆粒外，長石、云母已風(fēng)化蝕變；錘擊啞聲，巖石大部分變酥，易碎，用鎬可以挖動(dòng)，堅(jiān)硬部分需爆破；0.4~0.6弱風(fēng)化巖石表面或裂隙面大部分變色，但斷口保持新鮮巖石色澤；巖石原始組織結(jié)構(gòu)清楚完整，但風(fēng)化裂隙發(fā)育，裂隙壁風(fēng)化劇烈；沿裂隙鐵鎂礦物氧化銹蝕，長石變得渾濁、模糊不清；錘擊啞聲，開挖需爆破；0.6~0.8微風(fēng)化巖石表面或裂隙面有輕微褪色；巖石組織結(jié)構(gòu)無變化，保持完整組織結(jié)構(gòu)；大部分裂隙閉合，僅沿大裂隙有風(fēng)化蝕變現(xiàn)象；錘擊發(fā)音聲脆，開挖需用爆破；0.8~1.0巖土工程勘察規(guī)范風(fēng)化帶劃分四、殘積物地表巖石經(jīng)過長期風(fēng)化作用后殘留在原地，這種物質(zhì)稱為殘積物（土），這種土層稱為殘積層。殘積物是一種重要的第四紀(jì)松散沉積物，用Qel表示。殘積物向上過渡為土壤層，向下逐漸過渡為風(fēng)化巖石。土壤層、殘積物和風(fēng)化巖層形成完整的風(fēng)化殼。殘積物不具層理，碎屑物質(zhì)大小不均勻，棱角分明，無分選，粒度成分受氣候條件和母巖巖性控制。紅土化作用形成紅粘土差異性風(fēng)化形成的丹霞地貌。紅黏土風(fēng)