地貌学第三节风化作用与重力地貌

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1、第五章地貌学讲授：陈诗越第三节风化作用与重力地貌风化作用风化壳重力地貌一、风化作用1、风化的概念：出露地表的岩石，在太阳能、大气和生物的作用下，发生崩解和破碎，变为松散的碎屑物，这种在原地发生的物理和化学变化称为风化作用(weathering)。2、风化作用的类型物理风化化学风化生物风化（1）物理风化(physicalweathering)物理风化指由胀缩的变化引起的机械崩解作用，故又称机械风化。温度的季节变化和昼夜变化，使岩石表层经受长期的热胀冷缩而崩解分裂，由大块变成小块，由小块变成更小的碎屑，以至成为砂粒，但其化学成分不变。此外，在岩石裂隙

2、和孔隙中的水冷却结冰时，体积增大9％，这时对围岩的压力可达6000千克每平方厘米，如此冻融反复进行，对岩石产生巨大的破坏力，并使其崩解、破碎，这种作用又称冻融风化作用．化学风化指岩石表面在水、氧、二氧化碳、有机酸等作用下产生溶解、结晶、水化、水解，碳酸化和氧化等一系列复杂的化学变化。在强烈的化学作用下，不仅岩石的结构成分受破坏变成松散的土层，而且矿物成分也发生变化。(2)化学风化(chemicalweathering)生物风化指生物在其生长和分解过程中，使岩石矿物受到物理和化学作用。生物的物理风化作用包括植物根系发育(树根发育可对围岩产生10--

3、15千克每平方厘米的作用力)，动物如蚯蚓、田鼠和蚂蚁等挖掘洞穴，使岩石矿物遭受机械破坏。生物在矿物遭受破坏的过程中，一方面从岩石矿物中吸取养分，另一方面也分泌出各种酸，如碳酸、硝酸和各种有机酸等，对岩石矿物进行强烈化学分解，即产生生物化学风化作用。(3)生物风化(biogicalweathering)三种风化作用在自然界往往不是单独进行的，而是同时交替进行。至于一个地区、—个时期以哪种作用为主，则取决于具体的气候条件，如高山高纬地区以物理风化为主，湿热地区以化学风化为主，如果该地区植物繁密，则生物风化作用亦占重要地位。(1)气候因素气候对风化的影

4、响主要通过气温和降水量来实现。气温年较差和日较差大，·有利于物理风化作用的进行。气温的高低对矿物的溶解度、水溶液的浓度和化学反应速度等有很大影响。降雨量的多寡除影响地面冲刷外，对化学风化和生物风化起重要作用，因此不同气候带的风化作用有明显差异。3、影响风化作用的因素①极地和高山地带：终年温度在0℃以下，以冻融作用为主，化学作用缓慢，故长期处于物理风化阶段。②干旱荒漠地带：日照强，温度日较差大，年降水量小于250毫米，蒸发量大于降水量。在这种情况下，化学风化除氧化外，溶解和水化学作用也有发生，但氯化物和硫酸盐不能全部被淋溶，故仍处于物理风化为主的阶

5、段。③半干旱草原地带：日照强，年降水量250--500毫米，蒸发量大于降水量。物理风化作用强，而化学风化作用亦较活跃。氯化物和硫酸盐等大部分被淋溶，钙镁盐类则相对富集，形成钙积层，故处于富钙阶段。④半湿润森林草原地带：年降水500--750毫米，蒸发量与降水量大致相等。以化学风化为主，处于富钙或富硅铝两阶段之间。⑤温湿地带：年降水量750--1000毫米，降水量大于蒸发量，处于化学风化为主的中期阶段，形成富硅铝残积物。⑥湿热地带：年降水量大于1000毫米，终年高温，有利于化学风化作用迅速进行。高温加速水解作用，多雨增大化学风化效能，同时高温多雨使

6、植物繁茂，各种有机酸及细菌作用活跃，生物风化作用也得到加强。长期处于富铝阶段，发育很厚的(可达200米以上)红色风化壳。坡度、高度和切割程度的不同，使风化的深度、厚度和强度有所差别。缓坡上的风化强度和深度比陡坡强。不同坡向和不同高度通过温度、水湿条件差异，间接地影响风化。地形切割程度不同，不仅使地表和地下水的循环条件不一样，而且造成小气候差异，对化学和物理风化的进行有显著的影响。(2)地形因素岩石的矿物成分、结构、构造都直接影响风化作用。岩石的抗风化能力取决于组成岩石的旷物成分，而各种矿物对化学风化的抵抗能力，即它们的相对稳定性差别很大(表3-1

7、)。(3)地质因素表3-1化学风化对造岩矿物的相对稳定性相对稳定性造岩矿物极稳定稳定不大稳定不稳定石英白云母，正长石，微斜长石，酸性斜石普通角闪石，辉石类基性斜长石，碱性角闪石，黑云母，普通辉石，橄榄石，海绿石，方解石，白云石，石膏硅酸盐类的造岩矿物风化过程：钾长石→绢云母→水云母→高岭石。辉石、角闪石→绿泥石→水绿泥石→蒙脱石→多水高岭石→高岭石。黑云母→蛭石→蒙脱石→高岭石。白云母→水云母→贝得石→蒙脱石→多水高岭石→高岭石。石英(部分)→硅酸→石髓→次生石英。在适宜的气候条件下，高岭石进一步分解成铝土矿和石髓等，而辉石、角闪石、黑云母还分解

8、成褐铁矿和针铁矿等。花岗岩含有较多的石英和长石，即含有较多的硅铝元素，而含钙量很少，可较快地进入硅铝化阶段，容易形成富含石英和高岭土的风