时间: 2024-06-22 16:27:49 | 作者: 视频中心
岩石的风化是地表常见的一种自然地理过程，几乎到处都能发生。无论怎样坚硬的岩石，一旦出露或者接近地表，直接与水圈、大气圈、生物圈接触，在地表的物理和化学环境作用下，都会逐渐发生疏松、崩解和化学成分的改变，变成大小不等的岩屑和土层。岩石发生物理的和化学的变化成为风化。引起岩石变化的作用成为风化作用。
风化作用的实质就是岩石本身离开地壳深处高温、高压的条件，在出露或者接近地表后，为了适应地表常温、常压的新环境而必然发生的一种变化过程。
通常把风化作用分为物理、化学和生物风化作用三种。因为生物风化对岩石的破坏效应，可以纳入物理的或化学的过程，所以，风化作用主要是物理风化与化学风化。
物理风化作用是指岩石发生物理疏松崩解等机械破坏过程，一般不引起化学成分的改变。
形成于地壳深处的岩石，后来受到地壳运动的抬升，上覆的岩石逐步被蚀去，释放了原来受压的应力，由此而引起岩体膨胀。当膨胀超过了弹性限度之后，岩石就会发生破裂而产生许多可见的裂隙或隐伏的纹理，成为卸荷裂隙。这种作用成为剥离作用，在花岗岩分布地区最为常见。
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，比原来增大9%左右。它对裂隙周边壁施加很大压力，使岩石裂隙加宽加深。当冰再融化时，水沿扩大了的裂隙向更深处渗入，再次冻结。如此反复进行，就好像劈木材的楔子，不断使裂隙加深加大，以至于把岩石崩解成碎块。
岩石裂隙中的水，常常溶解着大量的矿物质，一旦水分蒸发，溶液浓度逐渐达到饱和，便结晶成盐类。这时体积增大，产生膨胀压力，也可以使岩石迅速崩解。
在污染严重的大城市和工业区，雨水常常成稀薄的酸雨，它对石灰岩、大理石建筑物有强烈的腐蚀作用，发生的化学反应成石膏。而石膏的结晶作用，使岩石薄片状崩解下来，这种作用应属于机械风化作用，但它又是化学作用的反应。
因温差变化，致使岩石体积膨胀收缩而引起岩石的破坏，主要是气温变化的速度，而不在于气温变化的幅度。气温变化愈快，岩石破坏也愈迅速，所以受日温差影响较大，年温差影响小。
岩石白天在太阳照射下，由于比热小，表层很快灼热增温，产生热力膨胀，但是岩石又是热的不良导体，岩石表层以下增温很慢，在岩石表层其下层之间便出现了极大的瞬时温差，由于岩石表层与下层热应力引起的膨胀变形量不同，因而产生了它们之间的张应力差别。夜间正相反，表层散热快，迅速发生体积收缩，下层散热慢，还大体保持原来的体积，两者之间不同步变形，日久天长，岩石经过张应力、压力频繁作用，加之岩石是脆性固体，一旦超过岩石的强度极限，岩石就会产生许多风化裂隙。
有的研究者认为，即使在日温差很大的干旱、半干旱地区，水分（特别是凝结水）所起的化学风化作用，也是引起岩石破坏的重要原因。化学风化先破坏了岩石的结构，才使机械风化作用发展。
岩石物理风化特别集中在节理的棱角部位，因这些部位岩石的温差变化最大且最迅速，所以最易受剥落。棱角的逐渐剥落使石块圆化而形成石蛋地形。在岩浆岩地区由于物理与化学风化综合作用的结果，可以使岩块呈同心圆状薄层脱落，此现状称之为球状风化。
树根沿岩石裂隙生长，楔入岩隙，扩展裂隙，把岩石挤开，这种作用称为根劈作用。生活在地下的大小动物，往往把地下的土层、岩屑翻到地面上来。如果以地质年代来度量，生物的机械破坏力量也是不可忽视的。
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、水化等一些列化学反应，因而改变了岩石的物理性质和化学成分，甚至形成新的矿藏物，破坏了原来岩石的结构，使岩石疏松甚至逐渐变成松散的土层，这种作用称为化学风化作用。
是指水对矿物的直接溶解。地下水溶解了易溶的盐类，流到低洼处，由于蒸发作用，盐类被沉淀下来，形成碱地、盐滩或盐湖。化学性质稳定，难溶解的矿物则残留在原地，称为残积物。由于溶解作用增加了岩石的空隙，破坏了岩石的结构，削弱了岩石抵抗风化的能力，有利于物理风化的进行。
水解作用是指矿物与水发生反应而分解的作用。水中游离的H+和0H—离子能和一些盐类矿物离子发生化学反应，结合生成新的矿物。
在热带、亚热带天气特征情况下，二氧化硅常常呈胶体状态，它和氢氧化钾一起随水逐渐流失，而次生矿物高岭土则残留在原地。
水化作用是指水与一些不含水的矿物相化合，水参与到矿物的晶格中去，改变了原来矿物的分子结构，形成新的矿物。如硬石膏经水化作用形成石膏。水化作用的结果，不仅使其物理性质有很大改变，而且引起体积膨胀。如硬石膏水化成石膏后，体积要膨胀30%，从而加速了岩石的物理崩解。
雨水从大气中溶解了相当多的CO2，所以导致带酸性。当水分渗入地下，从植物的腐殖酸中获得更多的CO2。碳酸盐化反应在石灰岩地区最为明显。
构成石灰岩的主要矿物成分是方解石，它在纯水中溶解速读较慢，但在含有碳酸的水溶液中，就能发生快速反应，使石灰岩能够迅速溶解，以致形成地上和地下的各种喀斯特地貌。
氧是强氧化剂。它经常是在水与水汽的参与之下，通过空气和水中游离氧进行氧化作用。温度越高，氧化作用越强。许多变价元素在地下缺氧条件下常常形成低价元素的矿物，出露到地表后在氧化环境下，这些低价元素矿物极不稳定，容易氧化为高价元素的新矿物，以适应新的环境。在自然界容易氧化的元素大多数是金属元素，尤其是铁元素的氧化最常见。
只有位于地下水面以上的岩层，氧化作用才能强烈进行。如岩层长期位于地下水面以下，几乎所有空隙都被不大流动的地下水充满，游离氧很少，氧化作用就很难进行。前者称氧化环境，后者称还原环境。长期位于地下水面以下的粘土，其孔隙中的水缺少游离氧，处于还原环境中，粘土多呈灰蓝色，一旦出露水面以上，与空气接触，粘土中的铁与空气中的氧发生氧化作用，则很快变成黄褐或红褐色。
生物在新陈代谢过程中分泌出各种化合物，如碳酸、硝酸和各种有机酸等，它们对岩石起着强烈的腐蚀作用，甚至在岩层表面溶蚀成许多根的印痕。
化学风化作用其实就是多种方式综合作用过程，以某种单一方式的化学风化在自然界是比较少见的。物理风化和化学风化作用在自然界也是紧密联系在一起的。物理风化作用使岩石疏松崩解，加大孔隙度，有利于空气、水分和微生物的侵入，可以在一定程度上促进化学风化的进行。另一方面，化学风化不仅使岩石性质改变，也使岩石的结构发生变化，减弱矿物之间的聚结力，有利于物理风化的进行。
在自然界中，气温的高低及降水量的多少等因素明显受所在地区所处的纬度、地形以及距离海洋远近等因素的控制。
在不同气候带，岩石风化的性质与特点不同；不同气候带中温度、降水量与植被之间的相互关系及其对风化作用的影响。
在两极及低纬度的高山区，气候寒冷，水的活跃程度低，植被较少，化学风化缓慢而微弱，冰劈作用极为突出，岩石易破碎成为具有棱角状的粗大碎块。
在湿热气候区，气温高，降水量大，植物茂密，微生物活跃，化学风化和生物风化进行得快速而充分，风化作用的深度达数十米以下，形成巨厚的风化层。
在干旱区，仍以物理风化为主导，化学风化较弱，岩石多风化成为棱角状碎屑；由于雨水少，蒸发强烈，易溶矿物也难于溶解。
地势的高度影响到气候。例如，中低纬度的高山区有着非常明显的垂直气候分带：山麓气候炎热，而山顶气候寒冷，不同高度带的植物群面貌显著不同。因而，风化作用的类型和方式随高度而变化。
在地势起伏大的山区，或在巨大的悬崖陡壁上，各种风化产物均易被其他外界的力的作用搬离，难以在原地残留，因而这里基岩多，风化十分快速，物理风化极为活跃。
在地势低缓地区，风化产物多残留原处，或只经过短距离的运移便在低洼处堆积下来，形成较厚的覆盖层，从而减轻气温变化对下伏基岩的影响，降低风化作用的速度。
低山丘陵或宽缓的分水岭地区，风化速度中等，但化学风化作用影响深度较大，对风化产物的发育与保存较为有利。
山坡的朝向涉及气候和日照强度，对中、低纬度山区的风化作用特别的重要。如，山的向阳坡日照强，冰雪易消融；而山体的背阳坡日照短，冰雪可能常年不融。两者的岩石风化特点显然有别。
主要造岩矿物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、黏土矿物、石英、铝和铁的氧化物；方解石也属于易风化矿物。
可见，矿物在风化过程中的稳定性与其在鲍温反应系列中晶出的顺序有关，结晶越早的越不稳定，结晶越晚的越稳定。因而就火成岩论，由铁、镁质矿物和基性斜长石组成的超镁铁质岩石和镁铁质岩石最容易风化，酸性火成岩较难风化，中性火成岩则介于其中。
沉积岩是在近地表环境下形成的，性质相对来说比较稳定。如常见的石英岩和石英砂岩，其主要成分为石英，抗风化能力强，地形上常呈突出的地形。黏土岩的化学性质较稳定，物理风化为主，但是因岩石的强度低，在剥蚀作用的参与下往往成为低地。石灰岩在干寒地区以机械风化为主，在湿热地区则化学风化突出。硅质岩除少数非晶质结构者外，一般难以化学风化。变质岩的风化性能也因其成分而有差别。
岩石中矿物和碎屑物颗粒的粗细、分选程度及胶结程度等决定着岩石的致密程度和坚硬程度，进而影响到岩石的风化。如，疏松多孔或粗粒多孔的岩石比细密而坚硬的岩石易于风化。
至于岩石成层的厚薄、层间原生缝隙的有无和多少，均影响到岩石的可渗透性，对岩石风化的难易也产生影响。
节理破坏了岩石的连续性和完整性，增加了岩石的可渗透性，是促进岩石风化的因素。岩石中节理密集之处往往风化强烈，尤其是在两组节理交汇的地区，风化速度快，加之有剥蚀作用的叠加，能够形成多种多样的地貌。
有时几组方向的节理将岩石分割成众多多面体的小块，小岩块的边缘和隅角从多个方向收到温度及水溶液等因素的作用，最先被破坏且破坏神都较大，久而久之，其棱角逐渐圆化，变成球形或椭球形，称为球状风化（spercial weathering）。它是物理风化和化学风化联合作用的结果，但以化学风化起最大的作用。块状而均粒的花岗岩、闪长岩、辉长岩以及厚层砂岩等球状风化最普遍。表示被几组节理切割的岩石经历球状风化的过程。
如果抗风化能力不一的岩石共生在一起，则抗风化能力强的岩石突出，抗风化能力弱的凹入，称为差异风化（differential weathering）。
在自然界，影响风化作用的各种各样的因素多是联合作用的。岩石的特征属于内在因素，气候、地形等是外界条件。
在相同的外界条件下，不同的岩石，其风化情况不一。如在潮湿天气特征情况下，花岗岩易于风化，遭受破坏，以致变成较软的高岭石和松散的石英砂，并形成各种地貌景观；而石英砂岩却较难风化，场坚硬屹立。原因是花岗岩中的长石易于水解或碳酸化而变成高岭土，而石英砂岩几乎全由石英组成，水解或碳酸化对它不起作用。
另一方面，在不同的外界条件下，同种岩石的风化情况也不一样。如石灰岩在湿热气候下极易化学风化，在干旱气候下，因缺乏足够含CO2的H2O，化学风化难以发生。在研究岩石的风化特征时，应注意对各种控制因素作全面分析。
风化作用使岩石破碎，形成结构疏松的风化壳，其上部可称为土壤母质。如果风化壳保留在原地，形成残积物，便称为残积母质；如果在其它外力或重力作用下风化物质被迁移形成崩积物、冲积物、海积物、湖积物、冰碛物和风积物等，则称为运积母质。
母质代表土壤的初始状态，它在气候与生物的作用下，经过上千年的时间，才逐渐转变成可生长植物的土壤。
1、成土母质的类型与土壤质地关系紧密。各种造岩矿物的抗风化能力差别显著，由大到小的顺序大致为：石英→白云母→钾长石→黑云母→钠长石→角闪石→辉石→钙长石→橄榄石。因此，发育在基性岩母质上的土壤质地一般较细，含粉砂和粘粒较多，含砂粒较少；发育在石英含量较高的酸性岩母质上的土壤质地一般较粗，即含砂粒较多而含粉砂和粘粒较少。此外，发育在残积物和坡积物上的土壤含石块较多，而在洪积物和冲积物上发育的土壤有着非常明显的质地分层特征。
成土母质或称土壤母质，地表岩石经风化作用使岩石破碎形成的松散碎屑，物理性质改变，形成疏松的风化物，是形成土壤的基本的原始物质。
成土母质就是风化壳，它没有肥力，只是通气透水，刚刚能释放一些矿物养分，而土壤是具有肥力的。
2、土壤的矿物组成和化学组成深受成土母质的影响。岩石的矿物组成差异，使土壤的矿物组成也不同。
其他如冰碛物和黄土母质上发育的土壤，含水云母和绿泥石等粘土矿物较多；河流冲积物上发育的土壤亦富含水云母，湖积物上发育的土壤中多蒙脱石和水云母等粘土矿物。
从化学组成方面看，基性岩母质上的土壤一般铁、锰、镁、钙含量高于酸性岩母质上的土壤，而硅、钠、钾含量则低于酸性岩母质上的土壤，石灰岩母质上的土壤，钙的含量最高。
试题分析：从①到②温度高，湿度增加，物理风化作用逐渐减弱，化学风化增强；从③到④温度低，湿度较小，物理风化作用逐渐增强，化学风化减弱；从④到①干旱，温度上升，物理风化作用逐渐增强；而从②到③湿度大，温度降低，化学风化作用逐渐减弱。故选B。
2. 地表或接近地表的岩石，在温度变化等的作用下，在原地发生机械破碎而不改变岩石化学成分的作用叫物理风化作用。通常情况下，气温日较差大的地区，物理风化作用强烈。据此完成下列小题。
1.【小题1】根据材料提示，气温日较差大的地区，物理风化作用强烈，在北半球中、高纬度地区，南坡昼夜温差大，西坡下午受到太阳辐射强，西坡的白天气温高一些，所以西南坡气温日较差大。其它因素都不需要仔细考虑了。
2.【小题2】从材料提取信息“气温日较差大的地区，物理风化作用强烈”，说明气温日较差最小的地区，物理风化作用最弱。热带雨林带终年高温多雨，气温日较差最小；温带荒漠带和草原带，气温日较差最大，亚寒带针叶林带，气温日较差较大。故选C。
3.【小题3】我国高山流石滩主要分布在西藏、云南和四川的西部山地。这里年均温在-4℃以下，最热月均温也在0℃以下，常常会出现霜冻、雪雹和强风。流石滩上植被稀少，没有茂盛的草甸，更没有葱郁的树木灌丛。植被的形态特征受地理环境的影响和制约，形成了自身独特的生理特征。流石滩上的植物多具有速生、叶片厚、根系发达等特点，强大的根系是为了适应了强风和松动的碎石环境。
3. 2013年安徽高考地表岩石风化后，由残留在原地基岩上的风化产物组成的壳层，称为风化壳。下图为不同气候—植被带的风化壳厚度变化示意图。完成1-2题。
1曲线I由热带森林带到热带草原带迅速降低，应代表降水；曲线Ⅱ由热带森林带到热带草原带迅速升高，应代表蒸发；Ⅲ线在热带森林带最高， 依次向亚热带森林带和温带森林带递减， 应为气温线， B项正确。
2.风化作用是指暴露于地表或接近地表的各种岩石在气温变化、水、大气及生物作用下在原地发生的破坏作用，因此，风化壳的发育厚度与温度、降水、植物生长量有关，而且与这三个因素都呈正相关。图中风化壳厚度甲大于丁还在于甲地降水量大，温度低（都属温带， 热量相当），蒸发微弱，空气潮湿，植物生长量大，A错；
刚果盆地位于热带森林带，格陵兰岛位于苔原带，由图可知刚果盆地风化壳厚度总体上要大于格陵兰岛，C 正确；
伊朗高原属于热带荒漠草原带，恒河平原属于热带森林带，由图可知伊朗高原风化壳厚度要小于恒河平原，D错。
4.流石滩是高山地区特有的生态系统，通常指高山冰川雪线以下，高山草甸以上的过渡地带，在山坡较平坦处形成扇形岩屑坡。这里年均温在-4oC以下，最热月均温也在0oC以下，常常会出现霜冻、雪雹和强风。植被稀少，多具有速生、叶片厚、根系发达等特点，多呈斑块状、簇状匍匐在地面零星分布，花色艳丽(如下图)。
(1)(6分)在剧烈的昼夜气温变化和冻融作用下(风化作用)，使大量岩石表面裂隙发育，不断崩解破碎，岩屑和碎石沿着山坡缓慢向下滑动，在较平坦处堆积形成流石滩。
（2）A、D、E、G四个地带中能形成完整土壤剖面的有_______（填写字母）地带；即使增加降水也很难形成完整土壤剖面的是_______（填写字母）地带。
（6）C、D两个地带不能发育森林植被的共同原因是____________________________；F地带能形成深厚风化壳的原因是
【答案】（1）a （2）E、G；A （3）枯枝落叶层；淋滤层（4）亚寒带针叶林气候；亚寒带针叶林；灰化土 （5）温带荒漠；缺水（6）降水量少于蒸发量；高温多雨（降水量大于蒸发量），植物茂盛。
盐风化是岩石表面的盐分随着降水渗入岩石孔隙(或裂隙)中，向岩石背风面运动，在干燥的背风面结晶、膨胀，导致岩石背风面崩裂，在岩石表明产生坑坑洼洼的风化穴，这种风化作用多见于沿海和内陆干旱地区的近地面岩石中。图7示意盐风化原理和崖壁盐风化穴景观。
（2）我国西北干旱地区盐风化现象主要发生在岩石东南侧，分析其原因。（4分）
（3）请观察崖壁盐风化穴景观图，指出其中可支持判断沉积岩的依据。（4分）
答案：（1）（3分）具有可渗水孔隙（裂隙）的岩石结构；渗入水分含盐量较高；干湿交替的小气候环境
（2）（4分）西北地区盛行西风迎风坡一侧（西北侧）雨水较丰富，而东南侧一般保持干燥；南侧比北侧光照强，蒸发量大，盐分易结晶，破坏岩石表面。
（3）（4分）盐风化穴沿岩石表面延伸成层，说明盐风化穴沿着特定的层位发育（2分）；层间差异明显，说明同层岩性相似，不同岩层岩性不同。有明显的层理构造特点（2分）。
（4）（6分）陡崖上升，盐风化穴分布高度增大（2分）；岩层表明产生新的盐风化穴，盐风化穴分布面积增大（2分）；经过长期的风化作用，早期形成的盐风化穴崩塌消失（2分）。
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