第三章 风化作用与风的地质作用第一节 风化作用一 风化作用风化作用地表及接近地表的岩石，在大气、温度、水和生物的影响下，使原来的岩石在物理性质或化学性质上发生改变的地质作用。 二 风化作用的类型1 物理风化作用 地表的岩石在原地发生机械破碎，不改变其化学成分和矿物组成，未形成新的矿物。包括：温差风化、冰劈作用、盐类结晶、层裂等。形成岩屑、砂粒等碎屑。 冰冻风化岩石孔隙和裂隙中的水，当温度下降到 0 度 以下时就会结冰，体积就会膨胀 9.2%对裂隙周围产生很大的挤压力。在零下 22 度时，每平方公里面积上可产生 108kg 的压力，致使裂隙不断扩大，岩石破裂成碎块。在高寒地区和温带冬季冰劈作用特别突出。温差风化1、温差风化（剥离作用）由于地面上的温度变化（日温差可达 4060 度） ，以及岩石中各种矿物膨胀系数的不同，就产生了膨胀收缩的差异，天长日久岩石就产生裂隙，小裂隙串成大裂隙乃至网裂隙，导致岩石表层的逐层剥离。这个过程称为剥离作用。 盐类结晶 充填在岩石孔隙或裂隙中含盐分的溶液，如因水分的蒸发减少或增加的变化，会使盐类反复结晶或溶解，这一过程会造成岩石的破裂。层裂或卸载作用 深部的岩石处于上覆岩石的强大压力之下，一旦因上覆岩石剥去，压力解除，岩石随之而产生向上或向外的膨胀，形成平行于地面的层状裂隙。 2 化学风化作用岩石在原地由于化学反应使其发生物理状态和化学成分的变化，形成新矿物。包括水解、水化、溶解、氧化、碳酸化作用等。 （一）氧化作用空气和水中的游离氧使地表及其附近的矿物氧化，改变其化学成分，并形成新的矿物。 1、硫化物的氧化 FeS2+14H2O+15O2=2(Fe2O33H2O)+8H2SO4 2、磁铁矿氧化成赤铁矿 4Fe3O4+O2=6Fe2O3 在地表常形成的铁帽是寻找原生矿物的重要标志。 （二）溶解作用水是溶剂，自然界中的水总会有一定数量的 O2、CO2 和一些酸、碱物质，因此具有较强的溶解能力，能溶解大多数矿物。1、石灰岩和白云岩与 CO2、水的作用2、含硫酸的水的作用CaCO3+H2SO4=CaSO4+CO2+H2O3、含碱质水的作用FeSO4+K2CO3=FeCO3+K2SO4CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2（重碳酸钙）(三）水解作用弱酸强碱盐或强酸弱碱盐遇水解离或带不同电荷的离子。这些离子与水中的 H+和 OH-发生反应形成含 OH-的新矿物，矿物和岩石因此遭到破坏。4KAlSi3O8+6H2O= Al4Si4O10(OH)4+8SiO2+4KOH（钠长石） （高岭石） （石英）（四）水化作用有些矿物质能吸收一定量的水参加到矿物晶格中，形成含水分子的矿物 。CaSO4+2H2O CaSO42H2O（硬石膏） （石膏）体积扩大 60% 物理破坏作用 两种反应加速风化溶解度大 容易被水溶解流失 3 生物风化作用（根劈作用）（一）生物物理风化作用 1.根劈作用树根对岩石的劈裂作用2.穴居动物破坏作用打洞对岩石造成的破坏作用 （二）生物化学风化作用1、生物的新陈代谢作用生物生存要吸取养分同时分泌酸性物质，从而破坏矿物岩石2、生物遗体腐烂分解的产物引起岩石的溶解，从而破坏岩石上述三类风化作用在大多数情况下都是相伴而生，相互影响和促进，共同破坏着岩石。三 风化作用的影响因素气候、地形、岩性是影响风化作用的主要因素。 气候决定风化作用类型；干旱气候区以物理风化为主，温湿气候区以化学和生物风化为主。地形影响风化作用的程度。岩性影响风化作用的速度。不同气候带风化作用的类型和影响深度地形对风化作用的影响四 风化作用的产物残积物：地表岩石经长期风化作用，残 留于原地的松散堆积物。风化壳：由残积物组成的，呈不连续覆 盖地表基岩上的薄层外壳。风化壳的顶部常为土壤层。古风化壳：地质历史时期形成的风化壳。岩石的球状风化现象风化壳和土壤剖面A 腐植质层B 淋滤层C 淀积层（灰化层）D 风化岩石E 基岩第二节 风的地质作用一、 风力作用原理风的形成？风力为一种机械动力，不稳定，具阵发性，具有面状性质。根据风速把风分为十三级。风力与风速的关系满足伯努里方程：P = 1/2V2风力与风速的平方成正比。 风沙流-风沿地面吹动时，可将地面松散物吹起进入空气中，这种携带沙的气流，称风沙流。风流动的两种状态：层流、紊流。层流-质点在流动过程中相对位置保持平行。紊流-质点在流动过程中相对位置随时变换。二、 风的剥蚀作用1、风蚀作用的方式与特点风蚀作用( aeolian erosion)-风沿地表前进时，由于风力或携带碎屑物对地表的岩石和松散沉积物的吹毁或磨损作用，称风蚀作用。包括吹蚀和磨蚀两种方式。(一) 吹蚀作用 吹蚀作用(deflation)- 是指风力将地表松散沉积物或基岩物理风化产物，吹离原地的作用。1、最容易被剥蚀的粒径为 0.08 毫米。2、剥蚀物的粒径与流速平方成正比。3、发生吹蚀作用的力有：迎面冲力碎屑粒上下风速不同产生的上举力紊流产生的上举力吹蚀作用的方式？其一、当风的迎面冲力和上举力的合力超过碎屑粒的重量和地表摩擦力时，碎屑粒便被吹扬而去。其二、被风吹扬起来的碎屑物在沿地表运动时，对组成地面的碎屑进行撞击，致使后者推移。吹蚀作用强度取决于风速和地面性质。(二) 磨蚀作用(abrasion) 磨蚀作用-被风吹扬起来的碎屑物质和风一起组成风沙流，当其沿地表运动时，对地面岩石和粗大的碎屑、砾石进行碰撞和磨损的作用。磨蚀作用强度取决于风力和地面性质。0-0.5 米，尤其是 10 厘米高度范围内，沙砾数量最多，磨蚀作用最强。三、 风的搬运作用碎屑颗粒在风的作用下,通过悬浮、跳跃和滚动的形式进行搬运。沙丘的搬运沙丘移动形成的波痕沙丘移动及层理的形成过程向风面 侵蚀 沉积 背风面沉积岩中的风成交错层理三、 风的搬运作用1、风运物的运动方式与分布特征 风运物运动方式主要有：悬运跃运推运（包括滑动、滚动）风沙流中风运物分布特点：（1）风运物的 80-90集中在离地面 10 厘米高度内。（2）风沙流内不同高度处、不同风力下的含沙量不同。（3）沙粒的粒度组成是下粗上细。2、风的搬运力和搬运量风的搬运力取决于风力的大小。风的搬运力不大，在相同流速下，只及流水的 l800 左右，搬运量巨大， Q44310-6V3L，Q 随风速的增大而迅速增大。累积搬运量可观。3、风的分选作用与磨圆作用风的搬运作用具分选性。重大-跳跃、滑动或滚动-小段距离，细轻-悬浮搬运- 较远的距离，比重大、球形不易悬运，却易于推运。风搬运过程中的磨圆作用。 空气密度比水小 800 倍，故风沙粒更易于碰撞。四、 风的沉积作用1、风的分选沉积作用分选沉积作用平面粒度具有分带性：从风源地开始，沿着风的前进方向，风积物从粗逐渐变细，依次出现细砾带、粗沙带、中沙带、细沙带、粉沙带和尘土带。风积作用有两类：一类为推运物、跃运物的停积，主要为沙，形成风成沙；另一类为悬运物的沉积，为粉沙和尘土，形成风成黄土( Loess) 。2、风成沙沉积推运物和跃运物-障碍物- 反弹回来- 大量停积-障碍物埋没-沙堆气流动力结构改变-沙堆背风面出现涡流-风速减弱-风积作用- 涡流后面沉积，形成沙丘(sand dune)。单向风下，背风坡泻流形成倾斜一致的纹层，即风成单向斜层理。由于各次风向不同，形成不同倾向的风成斜层理，即风成交错层理。沉积岩中的风成交错层理风成沙的特点：分选性良好，粒级限于细砾以下，磨圆度和球度良好，石英砂粒表面呈毛玻璃状，可见撞击坑、撞击裂隙、贝壳状断口。 （风成沙的标志）可见风成交错层，缺少云母（碎片常呈悬运物，不与沙沉积） 。风成砂中生物遗迹稀少,有时存在蒸发盐矿物。较粗的砂粒表面常有氧化铁、氧化锰析出，形成具有油脂光泽的薄膜，称为沙漠岩漆；风成沙埋藏后，被压实、胶结成风成砂岩。风成砂岩3、风成黄土沉积风吹蚀地面，使大量粉沙和尘土离开地面，在紊流上举力作用下，悬浮空中。当它们被风带往沙漠的下风处，随着风力的减弱徐徐沉降下来，形成风成黄土(简称黄土) 。分布于北纬 30-55和南纬 30-40左右冷黄土：古冰盖的外缘（欧洲中部、北美洲）热黄土：荒漠或半荒漠的边缘（乌克兰、高家索、中国的黄土高原）世界占 10%，我国占 4.4%（陕西、山西、甘肃占 72%）黄 土的分布风成黄土的特征：灰黄、棕黄色，不显层理，岩性一致。分选性良好。主要为粉沙和粘土粒级。颗粒细，垂直节理发育。颗粒磨圆度和球度差。孔隙度高达 44-55，具大孔隙。 矿物组成较一致，石英和长石为主，次为绿帘石、黝帘石、磁铁矿、角闪石和黑云母等。不同于下伏基岩和上风区岩石。 化学成份相近，均以 SiO2 和 Al2O3 为主，其次为 CaO、Fe2O3 和 MgO，其它成分极少。世界黄土均分布在现代半干燥气候的草原地带。我国为世界黄土最发育的地区。现在仍在进行着黄土的堆积过程。黄土是近 22Ma 的年轻沉积物。风成沙和黄土是干燥气候的产物，掌握风成沙和黄土的岩性和岩相特征，可帮助我们识别古代气候。陕西洛川黄土国家地质公园位置：陕西省延安市洛川县境内，距延安 135Km，面积 59.5Km2。以黄土地层剖面和黄土地貌为特色。地质营力：重力作用、地表水、地下水作用地貌：黄土滑坡、崩塌、黄土悬沟、黄土落水洞、黄土桥、黄土柱、黄土墙五、 荒漠概况荒漠( desert)-是大陆内气候干旱、草木异常稀少的不毛之地。根据地面形态和堆积物特征，划分为岩漠、砾漠、沙漠和泥漠等类型：岩漠-为基岩裸露的地区。砾漠(又称戈壁)-为较平坦的地面上无基岩出露、无细沙质只是由砾石组成的地区。沙漠-为大量沙层覆盖的地区。泥漠-为富含盐碱的泥质地面。若地面全是盐碱，称盐漠。