第三章第三章 风化和重力地貌风化和重力地貌 人们通常用人们通常用“ “海枯石烂不变心海枯石烂不变心” ”来表示对来表示对 爱情的忠贞，实际上海会枯，石也会烂爱情的忠贞，实际上海会枯，石也会烂 。引起石烂的原因就是。引起石烂的原因就是风化作用风化作用 风化后的物质在重力和水等因素作用下风化后的物质在重力和水等因素作用下 ，容易顺坡向下运动，形成，容易顺坡向下运动，形成重力地重力地 貌貌一、风化作用和风化壳二、土壤与古土壤三、重力地貌四、风化、重力地貌的近代研究第三章第三章 风化和重力地貌风化和重力地貌第一节第一节 风化作用和风化壳风化作用和风化壳一、风化作用一、风化作用（一）概念（一）概念地表岩石和矿物受温度变化、大气、水溶液地表岩石和矿物受温度变化、大气、水溶液和生物的影响所发生的一切物理状态和化学成分的和生物的影响所发生的一切物理状态和化学成分的变化称为变化称为风化作用风化作用。它是一切外营力作用的先导。它是一切外营力作用的先导。（二）分类通常分为物理风化、化学风化和生物风化作用。而生物风化作用就其本质而言，可纳入物理风化和化学风化之中。1 1、风化作用总的结果、风化作用总的结果削弱破坏岩石颗粒间的连接，形成、扩削弱破坏岩石颗粒间的连接，形成、扩 大岩体裂隙，降低断面的粗糙程度，产生大岩体裂隙，降低断面的粗糙程度，产生 次生粘土矿物等，从而降低岩体的强度和次生粘土矿物等，从而降低岩体的强度和 稳定性。稳定性。（三）风化作用小结（三）风化作用小结2、各种风化作用关系 （1）区别物理风化只机械破坏物理性质（由大变小 ），不改变化学性质，不产生新矿物；化学 风化发生化学反应，改变化学成分，产生新 矿物。（2）联系物理风化是基础和先导；化学风化反过 来促进物理风化的进行和深入，由于岩性、 构造、气候、流水等条件不同，同一地点风 化程度不完全相同，产生差异风化现象。 物理风化作用二、风化作用类型二、风化作用类型温差风化 物理风化作用冰劈作用冰冻风化二、风化作用类型二、风化作用类型二、风化作用类型二、风化作用类型 物理风化作用3.盐类的结晶和潮解作用盐结晶作用引起 的蜂窝状风化深部的岩石处处于上覆岩石的强大压压力之下，一旦因上覆岩石剥去，压压力解除，岩石随之产产生向上或向外的膨胀胀，形成平行于地面的层层状裂隙。这这种作用常见见于花岗岗岩出露地区。二、风化作用类型二、风化作用类型 物理风化作用4.层裂或卸载（席理）作用化学风化作用溶解作用 水化作用 水解作用 碳酸化作用 氧化作用溶解作用水直接溶解岩石中矿物的作用称为溶解作用。卤化盐类(岩盐，钾盐)硫酸盐类(石膏，硬石膏)碳酸盐类(石灰岩，白云岩)强弱二、风化作用类型二、风化作用类型溶解作用水化作用吸收水分作为自己的组成部分。形成含水的新矿物硬石膏石膏溶解作用 水化作用 水解作用 碳酸化作用 氧化作用化学风化作用二、风化作用类型二、风化作用类型水解作用某些矿物溶于水后，出现离解现象，其离解产物可 与水中的H+和OH-离子发生化学反应,形成新的矿物 这种作用称为水解作用。溶解作用 水化作用 水解作用 碳酸化作用 氧化作用化学风化作用二、风化作用类型二、风化作用类型水解作用碳酸化作用当水中溶有CO2时与水结合形成碳酸，碳酸根易与 矿物中的阳离子化合成易溶于水的碳酸盐，从而使水 溶液对岩石中的矿物离解能力加强，化学反应速度加 快，这种化学作用即为碳酸化作用。溶解作用 水化作用 水解作用 碳酸化作用 氧化作用化学风化作用二、风化作用类型二、风化作用类型氧化作用矿物中的低价元素与大气中的游离氧化合变为高价元素的作 用，称为氧化作用。黄铁矿(FeS2)褐铁矿(Fe2O3nH2O)溶解作用 水化作用 水解作用 碳酸化作用 氧化作用化学风化作用二、风化作用类型二、风化作用类型氧化作用球形风化它是物理风化和化学风化联合作用 的结果球 形 风 化二、风化作用类型二、风化作用类型生物风化作用三、影响风化作用的因素三、影响风化作用的因素1.矿物成分(1)岩浆岩比变质岩和沉积岩易于风化。岩浆形成于高温高压，矿物质种类多(内部矿物抗风化能力差异大)。(2) 岩浆岩中基性岩比酸性岩易于风化，基性岩中暗色矿物较多，颜色深，易于吸热、散热。(3) 沉积岩易溶岩石(如石膏、碳酸盐类等岩石)比其它沉积岩易于风化. （一）地质因素地质因素对风化作用的影响包括岩石的矿物成分、结构、 构造、产状，以及地质构造和构造运动的影响。2.矿物结构 相同矿物组成的岩石 等粒结构的比不等粒结构抗风化能力要强； 细粒结构比粗粒结构抗风化能力强三、影响风化作用的因素三、影响风化作用的因素（一）地质因素铁镁质矿物比长英质矿物风化速度快（ New Mexico）花岗岩区的球状风化（Joshua Tree National Monument, California ）花岗岩区的球状风化（Arizona）花岗岩球状风化（Joshua Tree National Monument, California）粗粒花岗岩的球状风化（California）缺少节理 的花岗岩 体经过长 期风化、 侵蚀，形 成穹状蚀 余山矗立 在准平原 上（Stone Mountain, Georgia）干旱地区高矿化水渗透至透水层与 不透水层界面渗出时，由于水中盐 类结晶风化，使砂岩形成沟槽一种抗风化比较强的 板岩作为墓碑可以说 是物尽其用（Boston, Massachusetts）大理岩墓 碑风化严 重，字迹 模糊不清 （Boston, Massachu setts.）3.岩石的构造和产状均匀块状构造的岩石抗风化能力较强，斑杂构造、条带状构造、片状构造的岩石受温度影响易于沿结合面裂开，易于风化。水平产状的岩石不利于水循环，倾斜岩层有利于水循环，易风化。三、影响风化作用的因素三、影响风化作用的因素（一）地质因素玄武岩在夏威夷热带潮 湿气候下化学风化强烈 ，形成光滑的岩柱4.地质构造地质构造破坏了岩体的完整性，增大透水性和风化作用的面积，促使了风化作用的深入和加快了岩石风化的速度。风化强烈的结构面：断层、裂隙、层面、不整合接触面、岩浆侵入接触面。三、影响风化作用的因素三、影响风化作用的因素（一）地质因素4.地质构造构造运动稳定的地区有利于风化的进行，构造运动剧烈的地区有利于剥蚀-堆积的进行，构造变动时形成的构造有利于风化：背斜核部、断裂构造发育的地方三、影响风化作用的因素三、影响风化作用的因素（一）地质因素三、影响风化作用的因素三、影响风化作用的因素（二）气候因素气候因素包括温度、湿度、季节变化和生物发展，它们是影响风化作用的类型和强度。 湿热地区化学和生物风化作用就强烈 干寒地区含水岩石的冻融交替物理风化作用较强三、影响风化作用的因素三、影响风化作用的因素（二）气候因素脱及不同气候-植被带风化强度的变化地形条件包括三个方面：一是地势的高度，二是地势起伏， 三是山坡的方向。 地势的高度影响气候的局部变化，中低纬度的高山区具有明显的气候垂直分带，山脚气候炎热，而山顶气候寒冷，植被特征也不一样，因而影响风化作用的类型和速度。在我国云南的大部分地区这种现象很明显。 三、影响风化作用的因素三、影响风化作用的因素（三）地形因素地形条件包括三个方面：一是地势的高度，二是地势起伏， 三是山坡的方向。 地势的陡缓影响到地下水位、植被发育及风化产物的保存，因而也影响风化作用的进行。地势较陡的地区，地下水位低、植被较少，风化产物不易保存，使基岩不断裸露，从而加速了风化作用的进行。三、影响风化作用的因素三、影响风化作用的因素（三）地形因素地形条件包括三个方面：一是地势的高度，二是地势起伏，三 是山坡的方向。 阳坡、阴坡的风化作用类型和强度也不一样。阳坡日照时间长，湿度较高，植被较多，所以风化作用较强烈。如喜马拉雅山南坡面临印度洋，气候炎热、潮湿，化学和生物风化作用很强烈，而北坡干、冷，主要发育物理风化作用。三、影响风化作用的因素三、影响风化作用的因素（三）地形因素四、风化作用阶段及其产物四、风化作用阶段及其产物n1碎屑残积阶段及其产物 n2钙质残积阶段及其产物 （碱性）n3硅铝残积阶段及其产物 （酸性、硅酸盐、粘土矿物、伊利石、蒙脱石、高岭石）n4铁铝残积阶段及其产物（铁、铝和二氧化硅的胶体矿物）1、概念n地表岩石经受风化作用发物理破坏和化学成分改变后，残留在原地的堆积物，称为残积物。 n具有多层结构的残积物剖面称风化壳。五、残积物与风化壳五、残积物与风化壳2 残积物岩性（1）原岩岩屑 岩块、角砾、粉砂级颗粒 （2）风化残余矿物 抗风化能力：氧化物硅酸盐碳酸盐和硫酸盐卤化物 溶解度：食盐石膏方解石橄榄石辉石角闪石滑石蛇纹石绿帘石正长石黑云母白云母和石英 （3）地表新生矿物 主要是粘土矿物和胶体矿物五、残积物与风化壳五、残积物与风化壳3 残积物结构构造（1）全风化带 （2）半风化基岩带 （腐岩带）（3）未风化基岩带砖红土高岭土型风化壳构造示意图五、残积物与风化壳五、残积物与风化壳垂直分带性 根据风化程度、风化特征以 及其物理力学特性的不同，可 将风化壳自上而下划分为4个带 ，如图：1、新鲜未风化的岩层2、风化裂隙和块石带（微风化 带）3、风化碎石带（强风化带和弱风化带）4、土壤层、风化土层（全风化带） 各风化带之间都是逐步过渡 的，没有明显的界线。现代风化壳剖面Profile of weathering crustProfile of weathering crustSoil土壤层Survival 残积层Semi-weathering zone 半风化层一般保存在平坦分水岭和缓坡上，其顶部平坦，下界起伏不平，厚度变化大，产状极不规则。五、残积物与风化壳五、残积物与风化壳4 残积物厚度和产状地区风化壳发育程度高山寒带、苔原冻土地区 微弱 温带草原气候带 硅铝碳酸盐壳 温带森林气候带（中国东北 ，江浙湘鄂等） 硅铝粘土型热带亚热带湿热区 铁铝型、砖红壤型 残积物形成的影响因素：控制岩石化学风化作用最普遍最主要的因素 1、气候2、地貌 （1）地面起伏较大、新构造运动较强烈的山 区：剥蚀作用较强，残积物易被蚀去，不 利风化壳发育，主要残留一些风化碎屑。 （2）低洼处：是风化碎屑物不断堆积的场所 ，也不利风化壳的形成和保存。 （3）准平原、分水岭鞍部及较平坦地区：剥蚀不强，地壳又长期稳定，有可能发育 巨厚的残积型风化壳。 残积物形成的影响因素：（1）不同岩性地区，原地残积的风化壳在结构及 新形成的次生矿物成分上都会有显著差异。 （2）风化作用持续时间长短直接影响风化壳的发 育程度。 （3）不同地区，因自然环境不同，发育的风化壳 亦有差别： 湿热地区风化较彻底，风化壳剖面较完整； 冷干地区风化壳不发育，仅停留在风化早期剖 面也比较简单。残积物形成的影响因素：3、岩性和时间六、风化壳（残积物）类型六、风化壳（残积物）类型n1岩屑型风化壳n2硅铝-碳酸盐（或硫酸盐）型风化壳n3硅铝粘土型风化壳n4砖红土风化壳不同气候-植被带风化强度的变化脱及第二节第二节 土壤与古土壤土壤与古土壤一 、土壤：陆地表面具有一定肥力的能生长植物的疏松表层。 qO层（有机质层） qA层（腐殖质层） qB层（淋溶层） qC层（淀积层） qD层（风化层） qE层（基岩层）1土壤结构O层（有机质层）覆盖于土壤表面由动植物残体及其分解物组成的层次。 有机质 organic matter A层（腐殖质层）与O层合称为表土层(surface layer)。 土壤有机质在土壤动物和微生物的作用下经腐烂、分解和再合成的产物。 B层（淋溶层）淋溶作用占优势，K、Ca、Na、Mg、Fe、Al等淋失，在此层中只留下抗风化能力强的矿物颗粒。 淋溶层颜色浅淡，呈灰白色，颗粒较粗。 淋溶作用：随着上层水分的下