化着风化着雨

篇一：风化

风化作用（又称侵蚀，风化）（weathering)是指地表或接近地表的坚

硬岩石、矿物与大气、水及生物接触过程中产生物理、化学变化而在原地形成松散堆积物的全过程。根据风化作用的因素和性质可将其分为三种类型：物理风化作用（physical weathering)、化学风化作用(chemical weathering)、生物风化作用(biological weathering)。

岩石是热的不良导体，在温度的变化下，表层与内部受热不均，产生膨胀与收缩，长期作用结果使岩石发生崩解破碎。在气温的日变化和年变化都较突出的地区，岩石中的水分不断冻融交替，冰冻时体积膨胀，好像一把把楔子插入岩石体内直到把岩石劈开、崩碎。以上两种作用属物理风化作用。

岩石中的矿物成分在氧、二氧化碳以及水的作用下，常常发生化学分解作用，产生新的物质。这些物质有的被水溶解，随水流失，有的属不溶解物质残留在原地。这种改变原有化学成分的作用称化学风化作用。

此外植物根系的生长，洞穴动物的活动、植物体死亡后分解

形成的腐植酸对岩石的分解都可以改变岩石的状态与成分。

岩石风化作用与水分和温度密切相关，温度越高，湿度越大，风化作用越强；但在干燥的环境中，主要以物理风化为主，且 随着温度的升高物理风化作用逐渐加强；但在湿润的环境中，主要以化学风化作用为主，且随着温度的升高化学风化作用逐渐加强。物理风化主要受温度变化影响， 化学风化受温度和水分变化影响都较大。从地表风化壳厚度来看，温度高，水分多的地区风化壳厚度最大。土壤是在风化壳的基础上演变而来的。

地壳表层的岩石在阳光、风、电、大气降水、气温变化和空气等外营力作用下及生物活动等因素的影响下，会引起岩石矿物成分和化学成分以及结构构造的变化，使岩石逐渐发生破坏的过程称为风化作用。

一.风化作用（weathering)是指地表或接近地表的坚硬岩石、矿物与大气、水及生物接触过程中产生物理、化学变化而在原地形成松散堆积物的全过程。根据风化作用的因素和性质可将其分为三种类型：物理风化作用、化学风化作用、生物风化作用。

二。风化作用指岩石在地表或接近地表的地方由于温度变化、水及水溶液的作用、大气及生物等的作用下发生的机械崩解及化学变化过程。风化作用一般分三类：物理风化、化学风化和生物风化作用。

此外植物根素的生长，洞穴动物的活动、植物体死亡后分解形成的腐植酸对岩石的分解都可以改变岩石的状态与成分。

风化种类编辑

物理风化

物理或机械风化造成岩石分解。机械风化的主要过程为海蚀，海蚀把碎屑物及其它微粒的大小减少。但机械风化与化学风化环环相扣，如机械风化造成的裂缝会増加进行化学风

化的表面面积。而化学风化在裂缝造成的矿物亦会帮助岩石分解。

热膨胀（Thermalexpansion），或称为洋葱状风化（onion-skinweathering）、剥 离作用（Exfoliation）、日晒风化（insolationweathering）或热冲击

（thermalshock），通常在类似沙漠等有很 大的每日温差的地方。温度在日间升高，在晚间则急剧下降；岩石在日间受热膨胀，在晚间冷却收缩。应力通常都会施加在外层。此应力令岩石外层以薄片状态剥落。虽然此现象由温差做成，但水气的存在令热膨胀的效果加强。[1]

冻融风化

冻融风化（Freezethaw weathering），又被称为冻裂作用（frostshattering）。这种风化作用在温度接近冰点的山区十分常见。霜会引起风化，虽然其原因常被指为水在裂缝中结冰后膨胀而成，其实大多数都和此现象没有关系。很久之前人类已经知道湿润的泥土在冻结时，在未冻结的地方的水会经由薄层在增长中的底冰（icelenses）中收集，因而引起膨胀或冻胀（frostheave）。同

样的现象亦发生在岩石的细孔中。她们会因为吸收邻近的液态水而不断增大。冰晶的增长引致岩石弱化，最后分裂。在矿物表面、冰及水之间的分子间作用力（Intermolecularforces）维持一层不结冰的薄层，用作运送水份及在底冰累积时造成矿物表面间压力。

生物风化

生物亦有可能参与物理风化（同时亦有化学风化）。地衣及藓类植物在光秃秃的岩石表面生长，做成一个更为潮湿的化学微环境。岩石被这些生物附上后会加强在岩石上表面微表层进行的物理与化学分解。大范围的幼苗发芽及植物的根部除了在岩石上裂隙施加物理压力外，亦提供一个水及化学物的渗透渠道。挖洞动物及昆虫分布在底岩附近的土壤表层亦会增加水及酸的渗透性和进行氧化过程的表面积。

有部分动植物能够释放出酸性化学物而引起化学风化。最常见的生物风化引起的化学风化形式为释放螯合物（chelating）化学物，亦为酸的一种。此化学物由植物释放，用作分解其底下土壤的铝、铁成分。土壤中植物的残骸可以形成有机酸，溶于水后造成化学风化。螯合物的过度释放会影响附近岩石与土壤，及可能引致灰化土的形成。

生物的化学风化作用

生物死亡后，腐烂分解形成一种腐植质(胶状的物质)，是一种有机酸，对岩石起腐蚀作用。

地壳表层岩石经机械破碎，化学风化后形成的松散物，再经过生物的化学风化作用，增加了有机物质---腐殖质，这种具有腐殖质、矿物质、水和空气的松散物质叫做土壤。

化学风化

化学风化（Chemicalweathering）包含岩石成分的改变，常常引致其形态的崩溃。这种风化会在一段期间反复发生。

溶解作用原理天然的降雨有些微的酸性，因为大气中的二氧化碳溶 入雨水中，造成弱碳酸。在未受污染的环境，雨水的酸碱值约为5.6。因为大气中的二氧化硫及氮氧化物等气体会引起酸雨。这些氧化物与雨水起反应形成更强的 酸，令酸碱值降至4.5或3.0。二氧化硫，SO2，由火山爆发或化石燃料而来，能够在雨水中成为硫酸，从而在落下的岩石上引起溶解作用。

建筑物的风化

由任何石头、砖块或混凝土制造的建筑物会受到和其它露出表面的岩石相同的风化媒介影响。而雕像、遗迹及装饰的石制品能够因为自然风化而受到严重破坏。以上过程在酸雨影响的地区上会加强。

篇二：化学风化相关知识

风化作用的产物简介

（一）物理风化作用的产物

物理风化作用是一种纯机械的破坏作用，其结果是使岩石崩解成粗细不等、棱角明显的碎块。如果没有其它的地质作用（剥蚀作用），碎屑常覆盖在原岩的表面，其成分与原岩一致。

（二）化学风化作用的产物

化学风化作用的最终产物包括两部分：一是能溶于水中的可迁移物质；一是难于迁移，堆积在原地的残积物。

能溶于水的可迁移物质包括各种易溶盐类、K 、Na 的氢氧化物和少部分难溶物质（如Si4 、Al3 、Fe3 、Mn4 等氧化物或氢氧化物胶体），易溶物质在水中常以真溶液形式迁移，而部分难溶物质常以胶体的形式被迁移。残积物主要为难溶物质、岩石碎屑和风化形成的矿物，如石英碎屑、蒙脱石、高岭石、铝土矿、蛋白石、褐铁矿等。

在自然界中各类矿物抗风化能力的顺序是：氧化物、氢氧化物gt;硅酸盐gt;碳酸盐gt;硫化物gt;卤化物、硫酸盐；几种常见矿物抗风化能力的顺序是：石英gt;白云母gt;长石gt;黑云母gt;角闪石gt;辉石gt;橄榄石。

（三）生物风化作用的产物

生物风化作用的产物包括两部分：一部分是生物物理风化作用形成的矿物、岩石碎屑，在成分上与原岩相同；另一部分是生物化学风化作

用的产物，其特征是在物质成分上与原岩不一样。生物风化作用的一种重要产物就是土壤，确切地说它是物理、化学和生物风化作用的综合产物，但尤以生物风化作用为主，使其富含腐殖质。土壤一般为灰黑色、结构松软、富含腐殖质的细粒土状物质，与一般残积物的主要区别在于含有大量腐殖质，具有一定的肥力。

化学风化（chemical weathering）岩石发生化学成分的改变分解，称为化学风化。例如，岩石中含铁的矿物受到水和化学风化空气作用，氧化成红褐色的氧化铁；空气中的二氧化碳和水气结合成碳酸，能溶蚀石灰岩；某些矿物吸收水分后体积膨胀；水和岩层中的矿物作用，改变原来矿物的分子结构，形成新矿物。这些作用可使岩石硬度减弱、密度变小或体积膨胀，促使岩石分解。

自然界的岩石都形成于特定的地质条件下，在高温，高压，少游离氧的条件下处于相对稳定状态。岩石一旦出露或接近地表，接受太阳的辐射热，并与大气圈，水圈和生物圈相接触时，岩石不再保持稳定，而发生一系列的变化，如崩裂，分解成地表稳定的新矿物。这种使岩石在原地发生物理状态或化学成分变化的破坏作用叫风化作用。通常将自地面往下一定深度有风化作用的地带称作风化带。根据风化作用的因素、作用方式和性质，一般将其分为物理风化作用，化学风化作用和生物风化作用三种类型。

化学风化是地壳表面岩石在水及水溶液的作用下发生化学分解的作

用。主要有溶解、水化、水解、氧化和碳酸化等几种。如各种碳酸盐岩可以溶解于含有CO2的水中。水化是指水直接参加到矿物中去，使某些矿物变成含水矿物，如硬石膏变为石膏等。氧化是指岩石在空气和水中游离氧的作用下，使其中低价元素转变为高价元素、低价化合物转变为高价化合物，如黄铁矿中的低价铁变为含高价铁的褐铁矿等。水解是指矿物与离解的水相遇引起分解的作用。如花岗岩中的正长石在湿热气候条件下，形成KOH溶液及SiO2胶体，随水流失；另外形成不溶于水的高岭石。4K[AlSi3O8]+6H2O 4KOH+ Al4[Si4O10][OH]8+8 SiO2高岭石高岭石进一步分解变为铝矾土：Al4[Si4O10][OH]8+n H2O 2 Al2 O3?n H2O+4 SiO2+ 4H2O铝矾土+4SiO2+4H2O岩石的化学风化和物理风化是互相联系和互相促进的，但在炎热多雨的气候条件下，化学风化特别显著。

化学风化作用中表现最突出的是氧化作用和水及水溶液的作用。 氧化作用主要是游离氧造成，它使低价元素变成高价元素，低价化合物变成高价化合物。含有低价铁的硅酸盐、硫化物最易受氧化作用影响。如黄铁矿氧化形成褐铁矿，其中的硫氧化后形成H2SO4并流失。水的作用主要有水化作用（水与矿物反应生成水合矿物，如赤铁矿变为褐铁矿）、水解作用（水电解生成的H+、OH-造成岩石破坏）。当水中含有溶质，尤其是酸性物质时，水的破坏作用就明显加强，其中最常见的是CO2溶于水形成碳酸的溶蚀作用。在地表或接近地表的条件下，岩石矿物在原地发生化学变化并可产生新矿物的过程叫化学风化作用。

化学风化作用的主要因素是氧和水溶液，其进行的方式主要有氧化作用和水溶液的作用。自然界的的水都是水溶液，它溶解有多种气体和化合物，除具有溶解、水化和水解性能，还具碳酸化作用的能力。 化学风化作用破坏了原有矿物、岩石，产生了新的矿物岩石，其最终产物只有少数几种，如残余红土、残余高岭石等。其原因在于化学风化作用过程受元素化学性质的支配，一切活泼元素都从矿物中风化出来并随水流失，只有性质稳定的元素才残留原地。

2作用

矿物溶于水的过程就是溶解作用。在水与岩石相接触时，溶解作用通常是岩石遭受化学风化作用的第一步。水是一种天然的溶剂，经过水的溶解作用，岩石中的易溶物质随水流失，难熔物质残留于原地。溶解作用形成的典型地貌即喀斯特地貌。

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，氧化作用更为强烈。把地壳表层进行氧化作用的范围叫作氧化带，在地下水面较低、地形起伏较大、岩石裂隙发育以及湿润气候条件下，氧化带较厚；在沼泽和终年冻结区，氧化带只限于地面附近。 氧化作用可使一些金属硫化物矿床的露头发生氧化形成由褐铁矿组成的红褐色或黑褐色的产物，叫铁帽。它指使其下埋藏有原生的金属硫化物，是一种良好的找矿标志。

有些矿物与水作用时，能够吸取水分做为自己的组成部分(为结晶水或结构水，形成含水的新矿物，称为水化作用。例如，硬石膏(CaSO4)

经水化作用后形成石膏(CaSO4.2H2O)。

水本身可离解成H+、OH+离子，使水成为具活泼离子的离解溶液。各种弱酸强碱或强酸弱碱的盐类矿物溶于水后，也出现离解现象，这些离解物可与水中活泼的H+、OH+离子发生化学反应，形成新矿物，这种复分解反应过程，称为水解作用。地壳中最多的硅酸盐和铝硅酸盐类矿物，它们是弱酸强碱的化合物，易被水解作用而破坏。例如，钾长石遇水可发生水解作用，开始析出的阳离子K+与水中的OH+离子结合，形成KOH随水流失；析出一部分SiO2可呈胶体溶液随水流失，或形成蛋白石(SiO2.nH2O)残留于原地；其余部分可形成难溶于水的高岭石而残留于原地。钾长石被水解作用的化学反应为：

4K[AlSi3O8]+6H2O ------- 4KOH+8SiO2+Al4[Si4O10][OH]8

(钾长石) (高岭石)

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，这种化学作用称碳酸化作用。 3影响因素

岩石的地球化学特征是影响化学风化作用的主要因素。不同的岩石由于化学成分的不同，其化学活动性也明显不同（主要表现在原子价、离子半径、离子亲和力、化合能力和极化能力等方面），容易被氧化、溶解的岩石出露区，总是化学风化作用较为强烈的地段。同一岩石中由于不同矿物成分的差异，也会造成风化作用的差异。

篇三：风化矿床总结

第十章 风化矿床

一、 风化成矿作用

（一）物理风化作用：地表或接近地表条件下，岩石、矿物在原地产生机械破碎而不改变其化学成分的过程称物理风化作用，

1、岩石释重：存在于深部的岩石承受巨大的静压力。一旦上覆岩石遭受剥蚀而卸荷时，岩石释重，随之而产主向上或向外的膨胀作用，形成一系列与地表平行的席裂构造，称为席理。

2、岩石、矿物的热胀冷缩：不同矿物体胀系数差异：石英为31×10-6，普通角闪石为28.4×10-6，长石为17×10-6。当温度反复变化时，差异胀缩能使完整的岩石破裂松散。

晶体各个方向上的线胀系数也不相同，受热或冷却时各个方向上的膨胀与收缩也不一致。 如石英晶体长轴的线胀系数只有短轴的l/2, 从而导致晶体的破裂。

我国西北沙漠地区夏季的白天气温离达47℃，而夜间气温下降到-3℃，昼夜气温差达50℃; 北非的撒哈拉沙漠夏季白天气温可达53℃，而夜间气温可降至-8℃，昼夜气温差达6l℃。 原苏联的卡拉库姆沙漠，当白天气温达43℃的时候，沙粒温度高达80℃;到了夜晚沙粒降温比空气快，温度降低至18℃。所以这些地区物理风化作用最为强烈。

3·岩石空隙中水的冻结与融化：水结冰后的体积比原来水的体积增大了1/11左右。体积增大对岩壁产生每平方厘米数百—上干巴以上的压力，这样巨大的压力就会扩大和增加岩石空隙。 反复冻结融化使裂隙扩大。这个过程称为冰劈作用。

在较高纬度和中纬度的高山地区，昼夜温度变化在0℃上下，冰劈作用频繁，是岩石风化的主要原因。冰劈作用的结果使岩石破裂崩解。

4·岩石孔隙中盐分的结晶与潮解：实验得知，明矾从溶液中结晶后体积要增大0.5%。

实验证明，将花岗岩块浸泡在常温下饱和硫酸钠中17小时，然后在105℃的温度下干燥7小时，如此反复进行42次，花岗岩便发生崩解。

在强烈蒸发地区：高盐度地下水沿着毛细孔隙向上运动——蒸发、过饱和、结晶——体积膨胀对围岩施加压力——夜晚温度降低，盐矿物吸水、溶解－压力解除。如此反复，导致岩石物理破坏。

（二）化学风化作用

1、土壤水的特点

土壤水与雨水比较，其的特点是含盐量和CO2含量显著增加，并含有机酸。其CO2含量通常是大气中的10~40倍，这主要是由于有机质氧化过程中放出大量CO2所造成。

土壤水一般常为弱酸性一弱碱性，但土壤水的成分和pH值常随原岩成分及时间的变化而不断发生改变。

2.化学风化作用的进行方式

(1) 氧化作用： 铁橄榄石的氧化反应为:

2Fe2SiO4+O2+4H2O→2Fe2O3+2H4SiO4

铁的金属硫化物如黄铁矿的氧化反应为:

2FeS2+7.5O2+4H2O→Fe2O3+4SO+8H+

这说明，该反应过程除生成赤铁矿(或褐铁矿)外，还形成硫酸。硫酸的加入可大大提高水的腐蚀能力，造成岩石进一步风化。

(2) 水化作用(水合作用)：水合作用是指把水结合到矿物晶格中去的作用。水在矿物中常呈nH2O的形式出现。硬石膏(CaSO4)转变为石膏(CaSO4·2H2O)，结晶赤铁矿(Fe2O3)转变为水赤铁矿Fe2O3·nH2O)，长石转变为水云母

2K[ALSi3O8]+2H2O+K+==K<1Al2[(Si,Al) 4O10](OH) 2·nH2O

(3) 水解作用：水解作用是由水电离而成的H+置换矿物中的碱金属的作用。水解的结果引起矿物的分解。

OH-和矿物中的金属阳离子一起溶解于水而被带出，其中部分金属阳离子可被胶体吸附。水中的H+与铝硅酸络阴离子结合成难溶解的粘土矿物残留在风化壳中。

(4)酸的作用：A、 碳酸的作用

在硅酸盐和铝硅酸盐矿物与碳酸作用时，其中的阳离子(如Fe2+、Ca2+、K+)常形成重碳酸盐或碳酸盐，同时SiO2被分解出来。

由于溶解度不同，在碱金属中，除部分K由于分解后被难溶产物吸收仍留于原地外，大部分被带出。Ca与Mg由于活泼性较小，它们的碳酸盐容易沉淀下来。

但如果介质中游离的CO2多，则这些简单的金属碳酸盐生成重碳酸盐:

CaCO3 + H2O＝CO2+Ca(HCO3) 2

碳酸与硅酸盐和铝硅酸盐矿物作用的实质是使这些矿物中的阳离子及二氧化硅迁出，从而导致矿物的彻底分解。

B、腐殖酸的作用：生物有机体分解时，会产生大量的腐殖酸。腐殖酸虽然也是一种弱酸，但在地表条件下要比二氧化碳活泼，仍能分解铝硅酸盐矿物而形成各种易迁移的腐殖化合物。

(5)胶体作用：硅酸盐和铝硅酸盐矿物完全破坏，被游离出来的Al2O3和SiO2以及由含铁硅酸盐矿物分解出来的Fe2O3常形成胶体。

胶体间的相互作用、凝聚与晶化对于形成许多表生矿物有着重要的作用。例如SiO2和A12O3胶体按不同比例凝聚和晶化，可以形成不同的粘土矿物。

胶体具有从介质溶液中吸附离子的能力，例如带正电荷的铁和铝的氢氧化物胶体可吸附PO43-、VO3 -、AsO3-、SO42-等阴离子;

带负电荷的粘土胶体(如高岭石和蒙脱石等)则常吸附Be、Pb、Cu、Hg、Ag、Au等阳离子; SiO 2的胶体常吸附放射性元素等。

（三）生物风化作用：

1、生物风化作用效能

（1）产生气体

绿色植物的光合作用[H2O+CO2= (HCOOH)n+O2]产生O2；微生物的生理活动和有机体的分解能生成大量的CO2、H2、S和有机酸等。它们直接影响介质的pH值和Eh值，从而强烈影响风化作用的进程。

（2）氧化和还原

如铁细菌(Ferrobacillus)能将二价铁氧化为三价铁;

硫细菌(Thiobacillus)能把硫化物氧化成硫酸盐。如有细菌参加的黄铁矿的氧化反应可写成:

2FeS 2+15O2 +H2O＝Fe2(SO4) 3 + H2SO4

氧化作用的结果产生了可溶的金属硫酸盐和硫酸，硫酸则将进一步加速岩石的风化。许多风化成因的铁或锰矿床都和微生物作用有关。

还原硫酸盐细菌(如Desulfovibrio 和Desulfomaculmi)则能将硫酸盐(如水溶液中的硫酸根离子)还原为H2S:

SO42-+8e+l0H+==H2S+4H2O

溶液中的任何金属与H2S反应都能生成硫化物沉淀。砂岩和碳酸盐岩中所含金属硫化物的成因，可能与此作用有关。

（3）浓集金属：生物生存期间，不断地从周围介质中有选择地吸取某些元素，然后在新陈代谢过程中以有机化合物形式把它们固定下来。

如捷克的奥斯兰地区的一吨水木贼的灰分中存在着610g金，在另一种木贼的一吨灰份中含有63g金，而当地土壤中仅含金0.1g/t; 一些有孔虫和水藻中含铁达20％以上。

（4）合成有机化合物：有机质之所以能影响元素的迁移和集散，主要在于它可以和原生矿物中的金属元素组成螯合物。螯合物比一般的络合物具有更大的稳定性，能在风化壳中自由迁移。

2、生物风化作用的进行方式

(1)生物机械风化作用：根劈作用 植物根长大时对围岩产生的很大压力。

植物根系的楔插作用或根劈作用，可能仅次于冰劈作用。

(2)生物化学风化作用：生物的化学风化作用是通过生物的新陈代谢和生物死亡后的遗体腐烂分解来进行的，植物和细菌在新陈代谢中常常析出有机酸、硝酸、碳酸、亚硝酸和氢氧化铵

等溶液而腐蚀岩石。

生物遗体腐烂分解，形成一种暗黑色胶状物质，叫腐殖质。腐殖质含有的有机酸，对岩石、矿物有着腐蚀作用。

高岭土在实验室内要1000℃的高温经化学处理才能分解，而硅藻在常温下就能完成这一分解过程。利用微生物的这种能力可进行生物选矿，如石油的脱蜡，用细菌回收废矿液中的金、银、铜等。

（四）风化分异

元素在特定的风化条件下迁移能力的不同，引起了它们的彼此分异——"风化分异"。

A·M彼列尔曼(1955) 提出用"水迁移系数——Kx来衡量元素在风化带中的活动能力。计算公式如下:

Kx 元素X的水迁移系数

mx 元素X在河水中的含量(ml/1)

a 河水中矿物质残渣总量(m1/1)

nx 元素X在河水流经区域岩石中的平均含量(%)

根据水迁移系数，可将风化带中的元素分为五类:

1)最易迁移的元素(Kx=n×l0~n×l02)：Cl、Br、I、S;

2)易被迁移的元素(Kx=l~n×l0)：Ca、Mg、Na、F、Sr、K、Zn;

3)迁移元素(Kx=n×l0―1~n)：Cu、Ni、Co、Mo、V、Mn、SiO2 (硅酸盐中)、P;

4)惰性(微弱迁移)元素(Kx

5)几乎不迁移的元素(Kx≈n×l0―10)：SiO2 (石英)。

（五）风化作用的阶段性

1、 破碎阶段：以物理风化为主，形成岩石或矿物的碎屑。

2、 饱和硅铝阶段 ：其特点是在CO2和H2O的共同作用下，铝硅酸盐和硅酸盐矿物开始分解，游离出碱金属和碱土金属(K+、Na+、Ca2+、Mg2+) 阳离子组成弱酸盐，使溶液呈碱性或中性反应，并使一部分SiO2转入溶液。此阶段中形成胶体粘土矿物——蒙脱石、水云母、拜来石、绿脱石等。蒙脱石： Al2[Si4O10](OH)2?nH2O

3、 酸性硅铝阶段：SiO2进一步游离出来。碱性条件逐渐为酸性条件所代替。(蒙脱石、水云母)又被不含K、Na、Ca、Mg盐基的粘土矿物——高岭石、变埃洛石等。 高岭石：Al4[Si4O10](OH)8 将达到此阶段的风化作用，称为粘土型风化作用。

4、 铝铁土阶段：这是风化最后阶段。铝硅酸矿物被彻底地分解，主要剩下铁和铝的氧化物及一部分二氧化硅。它们呈胶体状态在酸性介质中聚集起来，在原地形成水铝矿、褐铁矿及蛋白石堆积。

由于它是一种红色疏松的铁质或铝质土壤，所以也称为红土。达到此阶段的风化作用，通常称为红土型风化作用。

上述四个阶段是一般完整的风化过程，但在同一地区不一定都进行到底。风化作用的阶段性常受母岩岩性、气候、地形等因素的控制。

长石的风化过程

K[AlSi3O8](钾长石)

→KAl2[AlSi3O10](OH) (绢云母), pH=9.5

→K1-nnAl2[AlSi3O10](OH)2?H2O (伊利石),pH=9.5—7.8

→Al2[Si4O10](OH)2?nH2O(蒙脱石), pH=8.5—7

→Al4[Si4O10](OH) 8(高岭石), pH=5—3.5

（六）风化作用的分带性

氧化作用带（上部）：此带中主要发生着氧化作用，水解作用趋向结束，形成了化学风化的最终产物:Fe、Al、Mn、Ti的氢氧化物。它们常具疏松的构造，呈褐色、红色或淡白色。

水解作用带 （中部）：此带中氧化作用刚开始，但水解作用强烈发展，使碱金属和碱土金属从硅酸盐矿物中强烈淋出，并分解为氢氧化物和硅酸。

此带中最大量地聚集着Fe和Al的含水硅酸盐(粘土矿物)，常具绿色和黄绿色，并呈粘土状和斑点状。

淋滤作用带：这里主要发生硅酸盐矿物中的碱金属的淋滤作用，并开始形成粘土矿物。此带岩石具有粘土 、云母状(鳞片状)的外貌。

水合作用带（下部）：这是硅酸盐矿物通过水合作用形成水云母和水绿泥石(少量地带出碱金属)，岩石发生崩解，在裂隙和空洞中有时沉积菱镁矿。往更深处逐渐过渡为末风化的母岩。 上述各带之间没有明显的界线，而呈逐渐过渡，在自然界中一般很少见到完全的分带现象。

二、风化成矿的条件

1、：寒带、极地冻土带：风化作用弱；物理风化有一定的表现和强度。

温带内陆沙漠、热带沙漠气候区：蒸发量大于降水量；物理风化强于化学风化；化学风化主要处于K、Na 、Ca、Mg的淋失。

热带、亚热带湿热地区：降雨量充沛，温度高——化学风化为主，风化壳发育。原矿物的彻底分解——Fe、Mn、Al大型矿床。

气候与纬度、高程以及与海洋的联系有关。

2、原岩条件：富铁的岩石（超基性岩、基性岩、含铁的碳酸盐等）——红土型铁矿

富铝岩石（碱性岩、玄武岩、变质岩等）——红土型铝矿

富硅富铝岩石（花岗岩类）——高岭土矿

富磷的岩石（碱性岩、富磷大理岩等）——磷矿

富锰岩石（变质岩、沉积岩）——风化壳锰矿

富稀土元素岩石（花岗岩）——离子吸附型稀土元素矿床

3、地貌条件：地形起伏大的地区：风化产物不易在原处保存，物理风化占优势，化学风化弱。

地形有起伏，但是幅度不大（丘陵）地区：物理剥蚀作用受到拟制，化学风化占优势； 地势的起伏影响地下水位的高低——氧化带有一定的厚度。

地形过于平坦：地下水为高，不利于风化作用进行。

4、 水文地质条件： 渗透带：地下水中氧气和二氧化碳量大，生物、微生物作用强——利于岩石风化

流动带：处于潜水面与停滞水面之间，O2和CO2少，盐分高——沉淀、胶结作用

停滞水带：地下水与岩石处于平衡状态，相互作用较弱，岩石变化轻微。

5、地质构造条件：地壳相对升降运动将影响到风化壳的发育进程。

稳定的、缓慢抬升的地质构造环境有利于风化作用的持续进行。

地壳的下沉或静止不动都对风化作用不利。

6、 时间条件：长时间的风化作用是形成有工业价值风化矿床的重要条件之一。

三、风化矿床类型：

1、：原生矿石或岩石遭受以物理风化作用为主的风化破坏，原生有矿物在原地或稍有移动的斜坡上堆积所形成的矿床。

其中残积――原地盖于基岩之上；坡积——有短距离的移动。

类型：澳大利亚卡尔古丽金矿、广西富贺钟锡矿、江西会昌铌钽矿

2、残余矿床：原岩或矿体经强烈的化学风化作用和生物风化作用，原矿物分解，产生的难溶组份在原地以新的矿物富集所形成的矿床。

矿床类型与实例：阿肯色红土型铝土矿、江西星子高岭土矿、巴西、古巴等红土型铁矿。

3、淋积矿床：原岩或原矿石经强烈化学风化和生物风化作用，原矿物分解，产生的有一定活动性的组分，向下渗透到潜水面附近，通过沉淀、胶结或交代作用富集而成的矿床。

矿床实例：新喀里多尼亚镍矿，云南硅酸镍矿

四、硫化物矿床的风化

1、 硫化物矿体

氧化带：硫化物减少，氧化物增多。

完全氧化亚带——Fe、Mn氧化物、氢氧化物（铁帽）

淋滤亚带——溶解度较大的盐类物质被淋滤，干旱地区的淋滤带可以有石膏、黄钾

铁矾等盐类矿物。

次生氧化物富集亚带——次生硫化物再次被氧化：黑铜矿、赤铜矿

次生硫化物富集带：氧化带中分解出来的可活动组分置换原生硫化物的金属离子——次

生硫化物。

2、 风化过程

氧化带：2FeS2+7O2+2H2O＝2FeSO4+2H2SO4

4FeSO4+O2+2H2SO4＝2Fe 2 (SO4)3+2H2O（细菌参与）

2FeS2+7.5O2+H2O＝Fe 2(SO4)3+H2SO4

Fe2(SO4)3+6H2O＝2Fe(OH)3+3H2SO4(水解)

氢氧化铁脱水：2Fe(OH)3→Fe2O3?nH2O(褐铁矿)

2FeCuS2+8.5O2+2H2O=Fe2O3+2CuSO4+2H2SO4

PbS(方铅矿)+2O2=PbSO4(铅矾)

PbS+H2O+CO2+O2=PbCO3(白铅矿)+H2SO4

ZnS+2O2=ZnSO4

ZnSO4+CaCO3+2H2O=CaSO4?2H2O+ZnCO3(菱锌矿)

次生硫化物富集带：

Schurman系列（亲硫性有强到弱）:

Hg－Ag－Cu－Bi－Cd－Pb－Zn－Ni－Co－Fe－Mn

该系列前面的元素可以置换硫化物矿物中的该系列中相对靠后的元素。

5FeCuS2(黄铜矿)+11CuSO4+8H2O＝Cu2S(辉铜矿)+5FeSO4+H2SO4

CuFeS(斑铜矿)+CuSO4=2Cu2S+2CuS(铜蓝)+FeSO4

5FeS2+14CuSO4+12H2O=7Cu2S+5FeSO4(易溶)+12H2SO4

PbS+CuSO4=CuS+PbSO4(难溶)

ZnS+CuSO4=CuS+ZnSO4(易溶,带出风化壳)

次生氧化物氧化带:

3CuS+3Fe2(SO4)3+6H2O+3.5O2=Cu+Cu2O(赤铜矿)+6FeSO4+6H2SO4

Cu+Cu2O+O2=3CuO(黑铜矿)

其他原生矿床遭受风化也可以形成次生富集, 如沉积低品位锰矿→高品位优质锰矿; 沉积或沉积变质贫铁矿→风化淋滤型的富铁矿; 磷矿→淋积型磷矿等.

篇四：普通地质学—风化作用

第十章 风化作用

风化作用：指地表或接近地表的坚硬岩石、矿物在原地与大气、水及生物接触过程中产生物理、化学变化而形成松散碎屑物甚至土壤的过程。

第一节 风化作用的类型

根据风化作用的因素和性质可将其分为三种类型：物理风化作用、化学风化、生物风化。

一、物理（机械）风化作用

在地表或接近地表条件下，岩石、矿物在原地产生的机械破碎而不改变其化学成分的过程。 作用方式主要有：

1、温差风化：指由于岩石表层温度周期性的变化而使岩石崩解的过程。温度昼夜变化、季节变化等。日变化影响最大，内陆干旱沙漠地区，昼夜温差变化、物理风化最强烈。如西北沙漠地区，昼夜温差50℃。

（1）不同矿物胀缩系数不一，相互脱落。

（2）表里不一。白天，表面受晒膨胀，晚上，表面冷缩，内部受热开始膨胀。

2、冰劈作用：指因充填于岩石裂隙中的水结冰体积膨胀而使岩石崩解的过程。条件： ①岩石有贯通的空隙，可使水渗入并流动（孔隙封闭、气孔不连通者则不行）； ②有足够的水分；

③温度常在冰点上下波动。

3、层裂（卸载、释荷）：指岩石因上覆岩石剥去，卸载产生向上或向外的膨胀作用，从而形成一系列平行、垂直地表的裂隙，促使岩石层层剥落与崩解。

4、盐分结晶的撑裂作用：岩石中多含盐，这些盐分在夜晚吸收大气水分而潮解。当其渗入岩石内部，会溶解所经岩石中的盐分，增大裂隙溶液中盐分比例。白天烈日照晒，会使地下水沿岩石裂隙上升蒸发。结果就使岩石裂隙溶液中的盐分过饱和而结晶，岩石被撑裂；如此反复，使巨大岩石发生崩解。多发生在蒸发量大于降水量的半干旱地区。

二、化学风化

地表岩石在水、氧及二氧化碳等作用下发生化学成分变化，使其成分分解，易溶解者流失，难溶解者残留原地，并产生新矿物的作用。温湿的南方地区表现较明显。

有以下方式：

（1）溶解作用：任何矿物都溶于水，只是溶解度有大有小。

影响溶解度的因素：温度、压力、PH值。

大多数矿物可溶解于水，但溶解度差别悬殊。溶解度排序（由大到小）：石盐、石膏、方解石、橄榄石、辉石、角闪石、长石、云母、石英。易溶物质的溶解将导致岩石空隙加大，加速剥蚀。

（2）水化作用：有些矿物能够吸引一定数量的水加入到矿物晶格中，转变成含水新矿物。导致体积膨胀，硬度降低。

如：硬石膏转变成石膏后，体积膨胀约59％，从而对周围岩石产生压力，促使岩石破坏。此外，石膏较硬石膏的溶解度大，硬度低，能加快风化速度。

（3）水解作用：弱酸强碱盐或强酸弱碱盐遇水会解离成为带不同电荷的离子，这些离子分

+--别与水中的H和0H发生反应，形成含0H的新矿物。

（4）碳酸化作用：溶于水中的CO2形成CO32-,它们能夺取盐类矿物中的K、Na、Ca等金属例子，结合成易溶的碳酸盐而随水迁移，使原有矿物分解，这种变化称为碳酸化作用。

（5）氧化作用：空气中1/5为氧

2+3+如：黄铁矿FeS2氧化成褐铁矿Fe2O3。H2O，由铜黄色变为褐红色，颜色变深，结构变疏

松。在地表称铁帽，地下连着矿床。

三、生物风化作用

生物对岩石、矿物产生的破坏作用（生物的生命活动过程和尸体腐烂分解过程对岩石的破坏作用）。

（1）生物的机械风化作用:植物根对岩石的破坏（又称根劈），蚯蚓等钻洞，人类活动如挖洞、采矿等对岩石进行破碎。

（2）生物的化学风化作用:生物死亡后，腐烂分解形成一种腐植质(胶状的物质)，是一种有机酸，对岩石起腐蚀作用。

第二节 影响风化作用的因素

影响风化作用的因素主要有气候、植被、地形和岩石特征等方面。

一、气候条件

气候因素包括温度、降雨量和湿度，它们是控制风化作用的重要因素。

气候寒冷或干燥地区，生物稀少，寒冷地区降水以固态形式为主。干旱区降水很少，以物理风化作用为主，化学和生物风化为次，岩石破碎，但很少有化学风化形成的粘土矿物，以生物风化为主形成的土壤也很薄。

二、地形条件

（1）地势的高度影响气候，间接影响风化作用；

（2）另一方面，地势起伏也有影响，陡坡上，地下水位低，生物较少，以物理风化为主；在地势平坦的区域，受生物影响较大，化学风化作用为主；

(3)山坡的朝向会涉及气候和日照强度，也会间接影响风化作用。

三、岩石的特征

1、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。

2、岩石的结构、构造

(1)岩石结构较疏松的易于风化；

(2)不等粒易于风化，粒度粗者比细者易于风化；

(3)构造破碎带易于风化，往往形成洼地或沟谷。

3、节理发育状况

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。岩石中节理发育密集之处，往往风化强烈。

差异风化：在相同的条件下，不同矿物组成的岩块由于风化速度不等，岩石表面凹凸不平；或由不同岩性组成的岩层，抗风化能力弱的岩层形成相互平行的沟槽，砂岩、页岩互层，页岩呈沟槽。

第三节 风化作用的产物

物理风化作用使岩石崩解成粗细不等、棱角明显的碎块。碎屑常覆盖在原岩的表面，其成分与原岩一致。如果地形较陡，岩石碎屑在重力的作用下，向坡下滚动或坠落，堆积在坡脚。形成上部岩石碎屑小，下部岩石碎屑粗的堆积体，称倒石堆。

一、风化产物的类型

1、碎屑物质：主要是物理风化形成的岩石碎屑和矿物碎屑，少数是在化学风化过程中未完全分解的矿物碎屑。

2、溶解物质：化学风化和生物风化的产物。

3、难溶物质：岩石中相对不活泼的Fe、Al等元素在原地残留，形成褐铁矿、黏土矿物以及铝土矿等。

二、残积物

残积物：岩石风化后在原地残留的物质。其特征为：

1、结构松散，碎屑往往大小不均，棱角明显，无层理。

2、多分布在分水岭、山坡和低洼地带，其顶面较平坦，而底界起伏不平，与基岩呈过渡关系。

3、残积物常具垂直分带性：底部风化微弱、中部显著、上部强烈。

三、风化壳

指风化产物的覆盖层，包括残积物及其上覆的土壤。被较新岩层覆盖而保存下来的风化壳，称为古风化壳。

四、土壤

土壤：富含腐殖质的细粒而松散的生物风化作用产物。

土壤的组成包括腐殖质、矿物质、水分和空气。厚度50cm-2m左右，最厚可达10余米。腐殖质是生物、微生物遗体在风化产物中不断聚集腐烂后形成的，它的存在是土壤区别于其他松散堆积物的主要标志。发育成熟的土壤剖面，根据其成分、颜色和结构特点，可分为三层：

1、表土层：多呈黑灰、浅灰色，由各种细粒矿物质组成，富含有机质，是农作物赖以生长的场所。

2、淀积层：雨水将上层的氧化铁、氧化铝、腐殖质、石膏和碳酸钙等淋滤下来，在此沉淀。

3、母质层：为轻微风化的基岩或沉积物，和淀积层呈过渡关系。

土壤中的矿物质由风化过程中形成和残存的各种粘土矿物及石英、长石、角闪石、云母等组成。

五、风化地貌

主要由风化作用塑造而成的地貌。

1、形态特征：风化地貌千姿百态，形态各异，是一种可供开发的旅游资源。

2、影响因素：其形态取决于岩石性质、地层产状、构造发育程度以及气候条件等。

3、类型有：

①花岗岩发育区，以圆滑的石蛋地貌为特征。如安徽黄山、江西三清山、厦门鼓浪屿等。 ②垂直节理发育的红色砂岩区，丹霞地貌非常普遍。如广东丹霞山、江西龙虎山。 ③垂直节理发育的杂色砂岩区，形成壮观的枫林地貌。如湖南张家界。

④发育X节理的砂岩区，常出现摇摆石、洋葱石等地貌现象。

⑤丹霞地貌：该名称源于“丹霞层”。是冯景兰1928年在广东仁化县丹霞一带地质调查时所创的地层名称。由红色砂砾岩、砂岩、粉砂岩组成，其时代为晚白垩世到古近世。 丹霞地貌是指层厚大、产状平缓、节理发育、铁钙质胶结不匀的红色碎屑岩系，在流水侵蚀和风化作用下，通过重力崩塌、侵蚀、溶蚀等作用，形成城堡状、宝塔状、柱状、棒状、方山状、园山状、峰林状地貌景观。该地貌在广东仁化县的丹霞山最典型，故名。

篇五：风化岩

风化岩

岩石在太阳辐射、大气、水和生物作用下出现破碎、疏松及矿物成分次生变化的现象。导致上述现象的作用称风化作用。 大约在200年前，人们可能认为高山、湖泊和沙漠都是地球上永恒不变的特征。可现在我们已经知道高山最终将被风化和剥蚀为平地，湖泊终将被沉积物和植被填满，沙漠会随着气候的变化而行踪不定。地球上的物质永无止境地运动着。暴露在地壳表面的大部分岩石都处在与其形成时不同的物理化学条件下，而且地表富含氧气、二氧化碳和水，因而岩石极易发生变化和破坏。表现为整块的岩石变为碎块，或其成分发生变化，最终使坚硬的岩石变成松散的碎屑和土壤。矿物和岩石在地表条件下发生的机械碎裂和化学分解过程称为风化。由于风、水流及冰川等动力将风化作用的产物搬离原地的作用过程叫做剥蚀 地表岩石在原地发生机械破碎而不改变其化学成分也不产生新矿物的作用称物理风化作用。如矿物岩石的热胀冷缩、冰劈作用、层裂和盐分结晶等作用均可使岩石由大块变成小块以至完全碎裂。化学风化作用是指地表岩石受到水、氧气和二氧化碳的作用而发生化学成分和矿物成分变化，并产生新矿物的作用。主要通过溶解作用、水化作用、水解作用、碳酸化作用和氧化作用等式进行。 虽然所有的岩石都会风化，但并不是都按同一条路径或同一个速率发生变化。经过长年累月对不同条件下风化岩石的观察，我们知道岩石特征、气候和地形条件是控制岩石风化的主要因素。不同的岩石具有不同的矿物组成和结构构造，不同矿物的溶解性差异很大。节理、层理和孔隙的分布状况和矿物的粒度，又决定了岩石的易碎性和表面积。风化速率的差异，可以从不同岩石类型的石碑上表现出来。如花岗岩石碑，其成分主要是硅酸盐矿物。这种石碑就能很好地抵御化学风化。而大理岩石碑则明显地容易遭受风化。 气候因素主要是通过气温、降雨量以及生物的繁殖状况而表现的。在温暖和潮湿的环境下，气温高，降雨量大，植物茂密，微生物活跃，化学风化作用速度快而充分，岩石的分解向纵深发展可形成巨厚的风化层。在极地和沙漠地区，由于气候干冷，化学风化的作用不大，岩石易破碎为棱角状的碎屑。最典型的例子，是将矗立于干燥的埃及已35个世纪并保存完好的克列奥帕特拉花岗岩尖柱塔，搬移到空气污染严重的纽约城中心公园之后，仅过了75年就已面目全非。 地势的高度影响到气候：中低纬度的高山区山麓与山顶的温度、气候差别很大，其生物界面貌显著不同。因而风化作用也存在显著的差别。地势的起伏程度对于风化作用也具普遍意义：地势起伏大的山区，风化产物易被外力剥蚀而使基岩裸露，加速风化。山坡的方向涉及到气候和日照强度，如山体的向阳坡日照强，雨水多，而山体的背阳坡可能常年冰雪不化，显然岩石的风化特点差别较大。 剥蚀与风化作用在大自然中相辅相成，只有当岩石被风化后，才易被剥蚀。而当岩石被剥蚀后，才能露出新鲜的岩石，使之继续风化。风化产物的搬运是剥蚀作用的主要体现。当岩屑随着搬运介质，如风或水等流动时，会对地表、河床及湖岸带产生侵蚀。这样也就产生更多的碎屑，为沉积作用提供了物质条件。

风化岩划分为未风化岩、微风化岩、中等风化岩、强风化岩、全风化岩与残积土。

本人一直从事道路工程施工，个人认为：未风化岩、微风化岩属于坚岩、硬岩，需要人工打炮眼爆破才能开挖；中等风化岩属于次硬岩，一般需要爆破开挖，数量较少时也可采用人工开挖或机械开挖；强风化岩、全风化岩与残积土不需要爆破就能开挖。一般根据开挖时的难易度就能简单辨别风化岩的类型。

作文素材