风化作用与剥蚀作用.ppt

第五章 风化作用与剥蚀作用Chapter 5 Weathering and Denudation 第一节 风化作用 风化作用类型 风化作用产物 影响风化作用的因素 第二节 剥蚀作用 地面流水剥蚀作用 地下水、冰川剥蚀作用 海洋的剥蚀作用 风化是矿物和岩石的物理破碎崩解、化学分解和生物分解等复杂过程的综合。 “风化”被广泛用于地球科学的许多分支学科，但“风化”一词并不能反映出这一复杂过程的全部。风化作用可以相对的划分出物理风化和化学风化 风化作用的重要特征是岩石或矿物在原地遭受分解或破坏，风化的产物仍保留在原地  一、风化作用的类型 （一）物理风化作用 由于温度作用或机械作用引起岩石发生崩解、破坏，但又不改变其化学成分的风化过程称为物理风化。 引起物理风化的因素也是多种多样的。在一些情况下风化过程是由于岩石自身的原因和温度变化的作用，而没有外部机械营力的作用，称这种风化作用为温度风化。由于外部营力的机械作用使岩石发生崩解的过程称为机械风化。 温差风化 温度风化的原因是由于昼夜温差和季节温差的影响造成岩石发生不均匀的热胀冷缩而引起的。岩石通常是由多种矿物组成的，不同的矿物具有不同的膨胀系数，在温度变化过程中会导致岩石中矿物之间的结合力减弱，最终松弛崩解。即便是成分较为均一的岩石，由于存在着岩石的各向异性，甚至是晶格结构的差异，也可以造成热胀冷缩的差异，导致岩石的风化。 ??? ?? 机 械 风 化 机械风化是外部营力作用使岩石发生机械破坏的结果。 冰劈作用 盐类的结晶与潮解 层裂或卸载作用 化 学 风 化 整个岩石的风化过程始终伴随着或强或弱的化学风化作用，甚至在某些时候起到关键的作用，反映了风化作用过程中不同作用因素相互间的密切关系。 物理风化作用使岩石破碎的同时增大了岩石受风化的面积，化学风化改变了岩石的化学成分，形成了适合新的物理－化学条件下的平衡，加速了物理风化的进行。 溶解作用是化学风化过程的一种常见的形式。任何矿物都能溶解于水，只是溶解度不同而已。含有CO2或者其他酸性气体的水，可以使矿物、岩石更易发生溶解。对于一些蒸发盐类，如石膏、岩盐等，水的溶解作用表现尤为明显。各类矿物、岩石的溶解度不同，决定了它们被溶解的速度。自然界中的氯化物最容易被溶解，所以岩盐最容易被溶解，其次是硫酸盐，随后是碳酸盐岩。纯水对于碳酸盐岩几乎不起作用，但一旦加入二氧化碳，难溶的碳酸盐岩立即变成了易溶岩石，其反应如下： CaCO3 + CO2 + H2O →?Ca(HCO3)2??? 方解石（石灰岩）???? 重碳酸钙 氧化作用是地球表面最为活跃的风化作用形式之一，氧化作用通常使一些具有多种化学性质的元素由低价氧化物转变为高价氧化物。如黄铁矿到褐铁矿的风化过程：FeS2 + nO2 + mH2O?? →??FeSO4??? ?→??? Fe2(SO4)3?→??Fe2O3?nH2O ? ???? 黄铁矿??????????????? 硫酸亚铁???????? 硫酸铁???????? 褐铁矿氧化作用发生的第一阶段形成硫酸亚铁和硫酸。硫酸的存在又大大加速了风化的进程，促使矿物进一步分解。第二阶段从硫酸亚铁变成硫酸铁。由于硫酸铁是不稳定的，在氧和水的作用下进一步地转变成铁的含水化合物褐铁矿。 水解作用由于水的电离作用，矿物在水溶液中会发生水解作用，形成带有OH-的新矿物。复杂的水解作用对于硅酸盐类和铝硅酸盐类岩石的风化具有特别重要的意义。这种作用过程包括分解矿物、带出某些元素、与氢氧离子组合、水化作用等，如地壳表层普遍存在的长石通过中间形式形成高岭石的过程就是水解作用的典型代表：? ??????K(AlSi3O8)?→ (K,H3O)Al2(OH)2(AlSi4O10)?→ Al4(OH)8(Si4O10)???????? 正长石 水云母 高岭石??? 中间过程中会有氢氧化钾和二氧化硅随水溶液流失，只有高岭石保留在原地，形成高岭石矿床。  水化作用是指矿物与水发生化学反应，吸收一定的水到矿物的晶体结构中，形成新的含水矿物的过程，如无水石膏与石膏之间在一定条件下是可逆的，其反应式如下：??? CaSO4+2H2O???←→?? CaSO4?2H2O????? 硬石膏???????????? 石膏??? Fe2O3 + nH2O →Fe2O3?nH2O???? 赤铁矿??????? 褐铁矿 ??? 水化作用形成新的含水矿物改变了矿物原来的结构，也改变了含有改矿物岩石的结构，其结果往往使矿物、岩石的抗风化能力减弱，加速了风化的进程。 生物的风化作用 生物的机械风化作用 植物的根系和掘地动物对岩石也会产生机械风化作用。随着树木的生长，其