1、第一节第一节 风化作用与风化壳风化作用与风化壳 一、风化作用一、风化作用风化作用风化作用是指出露地表的岩石受太阳辐射、温度变化、是指出露地表的岩石受太阳辐射、温度变化、水和气体水和气体(氧、二氧化碳等）以及生物等的作用，其物氧、二氧化碳等）以及生物等的作用，其物理状态和化学成分发生变化的作用。理状态和化学成分发生变化的作用。无论何种性质的岩石，一旦出露或接近地表，直接与无论何种性质的岩石，一旦出露或接近地表，直接与水圈、大气圈和生物圈接触，在地表物理、化学因素作水圈、大气圈和生物圈接触，在地表物理、化学因素作用下，都会发生疏松、崩解和化学成分的改变，变成大用下，都会发生疏松、崩解和化学成分的改
2、变，变成大小不等的碎屑或土层。小不等的碎屑或土层。风化作用的实质就是岩石脱离地风化作用的实质就是岩石脱离地壳深部高温高压条件，出露或接近地表后，为适应地表壳深部高温高压条件，出露或接近地表后，为适应地表常温常压的新环境而必然发生的一种变化过程。常温常压的新环境而必然发生的一种变化过程。通常将风化作用分为通常将风化作用分为物理风化作用、化学风化作用物理风化作用、化学风化作用和和生物风化作用生物风化作用三种。三种。（一）物理风化作用（一）物理风化作用因卸荷释重、温度变化、空隙水（孔隙水、裂因卸荷释重、温度变化、空隙水（孔隙水、裂隙水）物态变化、盐类潮解与结晶等作用，使岩隙水）物态变化、盐类潮解与结
3、晶等作用，使岩石发生机械破坏而又不改变其化学成分的过程，石发生机械破坏而又不改变其化学成分的过程，叫做叫做物理风化作用。物理风化作用。使岩石发生物理风化作用的原因有以下几个方面使岩石发生物理风化作用的原因有以下几个方面:（1 1）卸荷释重：）卸荷释重：形成于地壳深处的岩石受到构造运形成于地壳深处的岩石受到构造运动抬升，上覆的岩层逐步被剥蚀，释放了原来承受的压动抬升，上覆的岩层逐步被剥蚀，释放了原来承受的压力，引起岩体膨胀。当膨胀超过岩石的弹性限度时，岩力，引起岩体膨胀。当膨胀超过岩石的弹性限度时，岩石就会发生破裂、剥离。由此形成的裂隙或隐伏纹理，石就会发生破裂、剥离。由此形成的裂隙或隐伏纹理，
4、称为称为卸荷裂隙。卸荷裂隙。这种作用在花岗岩分布区多见。这种作用在花岗岩分布区多见。卸荷裂隙多发生在岩石表层，大致平行于地表，有人称卸荷裂隙多发生在岩石表层，大致平行于地表，有人称之为之为席状节理席状节理。它的厚度从几厘米到几米不等，深处厚度大，。它的厚度从几厘米到几米不等，深处厚度大，越近地表越薄越多。越近地表越薄越多。花岗岩因卸荷失重形成的席状节理花岗岩因卸荷失重形成的席状节理有时卸荷裂隙沿较陡的河谷谷坡发育，这是因河流深切，有时卸荷裂隙沿较陡的河谷谷坡发育，这是因河流深切，使岩体发生侧向应力释放的结果。使岩体发生侧向应力释放的结果。侧向应力释放形成的卸荷裂隙侧向应力释放形成的卸荷裂隙（2
5、 2）温度变化：）温度变化：温度有日变化和季节性的年变化，对温度有日变化和季节性的年变化，对于岩石和矿物的热胀冷缩作用来说，日变化影响最大，年于岩石和矿物的热胀冷缩作用来说，日变化影响最大，年变化影响较小。昼夜温差较大的内陆干旱荒漠地区，物理变化影响较小。昼夜温差较大的内陆干旱荒漠地区，物理风化作用最为强烈。温度的反复变化会使不同物质成分的风化作用最为强烈。温度的反复变化会使不同物质成分的岩石或同一岩石的表层和内部发生不同的热胀冷缩作用，岩石或同一岩石的表层和内部发生不同的热胀冷缩作用，从而引起岩石的剥离和崩解。从而引起岩石的剥离和崩解。温度变化引起的岩石崩解温度变化引起的岩石崩解（3 3）空
6、隙水物态变化）空隙水物态变化 岩石空隙中的水在温度降至冰岩石空隙中的水在温度降至冰点以下冻结时，体积膨胀，对周点以下冻结时，体积膨胀，对周围岩石产生巨大压力，导致岩石围岩石产生巨大压力，导致岩石空隙的扩大或增加。当温度升高空隙的扩大或增加。当温度升高至冰点以上冰又融化成水时，体至冰点以上冰又融化成水时，体积减小，被扩大或增加的空隙中积减小，被扩大或增加的空隙中又有水进入，填满空隙。如此反又有水进入，填满空隙。如此反复冻结融化，会引起岩石挤裂破复冻结融化，会引起岩石挤裂破碎。这个过程称为碎。这个过程称为冰劈作用或冰冰劈作用或冰楔作用楔作用。冰楔作用冰楔作用（4 4）岩石空隙中矿物的结晶作用）岩石
7、空隙中矿物的结晶作用 在降水量少，在降水量少，蒸发作用强烈的干旱、半干旱地区，岩石裂隙中含盐分蒸发作用强烈的干旱、半干旱地区，岩石裂隙中含盐分较多。白天，在烈日的烤晒之下，气温升高，岩石中的较多。白天，在烈日的烤晒之下，气温升高，岩石中的水分蒸发，盐类结晶，所形成的结晶体对周围岩石产生水分蒸发，盐类结晶，所形成的结晶体对周围岩石产生撑胀作用，扩大或增加了岩石空隙。夜晚，气温降低，撑胀作用，扩大或增加了岩石空隙。夜晚，气温降低，盐类从大气中吸收水分变成盐水溶液，渗入岩石内部，盐类从大气中吸收水分变成盐水溶液，渗入岩石内部，同时将沿途所遇的盐类溶解。盐类溶解时体积缩小，盐同时将沿途所遇的盐类溶解。
8、盐类溶解时体积缩小，盐水溶液又可渗透到结晶时所增加或扩大的空隙中。盐类水溶液又可渗透到结晶时所增加或扩大的空隙中。盐类的反复溶解和重结晶引起了岩石的崩裂。的反复溶解和重结晶引起了岩石的崩裂。具有等粒结构的厚层砂岩具有等粒结构的厚层砂岩或岩浆岩地区，风化过程常或岩浆岩地区，风化过程常沿节理进行，这些部位岩石沿节理进行，这些部位岩石的温差变化大且较迅速，并的温差变化大且较迅速，并容易被各种液体侵入，所以容易被各种液体侵入，所以也最易崩解，使岩石发生同也最易崩解，使岩石发生同心圆状剥落，形成心圆状剥落，形成球状风化球状风化现象。现象。物理风化作用是一种机械的破坏作用，虽然使整体岩石物理风化作用是一种
9、机械的破坏作用，虽然使整体岩石逐步崩解成碎块以致碎屑，但岩石的化学成分却很少改变。逐步崩解成碎块以致碎屑，但岩石的化学成分却很少改变。陡坡上的物理风化作用产物在重力作用下常坠落到陡坡下，陡坡上的物理风化作用产物在重力作用下常坠落到陡坡下，形成形成崩积物崩积物。体积大或比重大的滚得远，体积小或比重小的。体积大或比重大的滚得远，体积小或比重小的滚得近，因而在陡坡的坡麓形成上部细粒、下部粗粒的半圆滚得近，因而在陡坡的坡麓形成上部细粒、下部粗粒的半圆锥体地形，称为锥体地形，称为倒石堆倒石堆。陡坡上岩石经物理风化后，常有崩。陡坡上岩石经物理风化后，常有崩裂物坠落下来，影响坡下各种工程设施，甚至会造成重大
10、破裂物坠落下来，影响坡下各种工程设施，甚至会造成重大破坏或危及生命安全，需要特别重视。坏或危及生命安全，需要特别重视。倒倒石石堆堆 （二）化学风化作用（二）化学风化作用化学风化作用化学风化作用是指岩石在水、各种溶液、空气中的氧、二是指岩石在水、各种溶液、空气中的氧、二氧化碳等的化学作用下发生的破坏作用。它不仅使岩石发生氧化碳等的化学作用下发生的破坏作用。它不仅使岩石发生破碎，而且还使其矿物成分和化学成分发生改变。破碎，而且还使其矿物成分和化学成分发生改变。矿物的抗风化能力与其在岩浆中的结晶顺序相对应。结晶矿物的抗风化能力与其在岩浆中的结晶顺序相对应。结晶时温度的高低与化学风化的难易程度有密切关
11、系。以硅酸盐时温度的高低与化学风化的难易程度有密切关系。以硅酸盐矿物为例，矿物为例，最先结晶的高温矿物，如橄榄石，最易风化；比最先结晶的高温矿物，如橄榄石，最易风化；比较低温结晶的矿物，如长石，化学风化较慢；最后结晶的石较低温结晶的矿物，如长石，化学风化较慢；最后结晶的石英，它抵抗化学风化的能力最强。英，它抵抗化学风化的能力最强。化学风化作用以水溶液为主要因素，包括溶解、水化、水化学风化作用以水溶液为主要因素，包括溶解、水化、水解、碳酸化和氧化等作用方式。解、碳酸化和氧化等作用方式。（1 1）溶解作用：）溶解作用：水对矿物的直接溶解水对矿物的直接溶解任何矿物都可溶解于水，只是各种矿物的溶解度不
12、任何矿物都可溶解于水，只是各种矿物的溶解度不同。同。易溶矿物多为非硅酸盐矿物易溶矿物多为非硅酸盐矿物，如岩盐、石膏、方，如岩盐、石膏、方解石等；解石等；难溶矿物多为硅酸盐矿物难溶矿物多为硅酸盐矿物，如云母、长石等。，如云母、长石等。常见的造岩矿物，其溶解度大小顺序是：食盐常见的造岩矿物，其溶解度大小顺序是：食盐 石膏石膏 方解石方解石 橄榄石橄榄石 辉石辉石 角闪石角闪石 滑石滑石 蛇纹石蛇纹石 绿帘石绿帘石 长长石石 黑云母黑云母 白云母白云母 石英。石英。经过长期的溶解作用之后，易溶矿物被溶解经过长期的溶解作用之后，易溶矿物被溶解淋滤带走，难溶矿物则残留原地成为残积物。淋滤带走，难溶矿物则
13、残留原地成为残积物。由于溶解作用增加了岩石的空隙，破坏了岩石由于溶解作用增加了岩石的空隙，破坏了岩石的结构，削弱了岩石的抗风化能力，有利于物的结构，削弱了岩石的抗风化能力，有利于物理风化的进行。理风化的进行。（2 2）水化作用：）水化作用：水分子与一些不含水的矿物相结合，改水分子与一些不含水的矿物相结合，改变原来矿物的分子结构，形成新的含水矿物。如硬石膏经水变原来矿物的分子结构，形成新的含水矿物。如硬石膏经水化作用形成石膏，赤铁矿经水化作用形成褐铁矿。化作用形成石膏，赤铁矿经水化作用形成褐铁矿。CaSOCaSO4 4 2H2H2 2O CaSOO CaSO4 42H2H2 2O O （硬石膏）
14、（硬石膏）（石膏）（石膏）FeFe2 2O O3 3 nHnH2 2O FeO Fe2 2O O3 3nHnH2 2O O (赤铁矿赤铁矿)（褐铁矿）（褐铁矿）新形成的含水矿物，硬度一般都低于原来的矿物，新形成的含水矿物，硬度一般都低于原来的矿物，这同样削弱了岩石抵抗风化的能力。同时，水化作用这同样削弱了岩石抵抗风化的能力。同时，水化作用常使矿物体积膨胀。这一体积增大过程将对围岩产生常使矿物体积膨胀。这一体积增大过程将对围岩产生巨大压力，从而促进物理风化作用的进行。巨大压力，从而促进物理风化作用的进行。有些粘土矿物视其环境潮湿程度，可以反复水化与有些粘土矿物视其环境潮湿程度，可以反复水化与失水
15、作用，造成体积反复膨胀和收缩。失水作用，造成体积反复膨胀和收缩。（3 3）水解作用：）水解作用：由于水中有一部分水分子离解成由于水中有一部分水分子离解成H H+和和HOHO 离子，从而使水具有酸性反应或碱性反应，使一些矿物离子，从而使水具有酸性反应或碱性反应，使一些矿物溶于水后，其离子能和水中的溶于水后，其离子能和水中的H H+和和HOHO离子结合而形成新的离子结合而形成新的矿物。如正长石水解成为高岭土。矿物。如正长石水解成为高岭土。K2OAI2O36SiO2 nH2O AI2O32SiO22H2O 4SiO2nH2O 2KOH (正长石正长石)（高岭土）（高岭土）（蛋白石）（蛋白石）（4 4
16、）碳酸盐化作用：）碳酸盐化作用：当水中溶有当水中溶有COCO2 2时，与岩石时，与岩石中的金属离子发生化学反应，形成碳酸盐，这种过中的金属离子发生化学反应，形成碳酸盐，这种过程称为碳酸盐化作用。程称为碳酸盐化作用。石灰岩地区的碳酸盐化作用最为明显。构成石灰岩的主石灰岩地区的碳酸盐化作用最为明显。构成石灰岩的主要矿物是方解石（要矿物是方解石（CaCOCaCO3 3），它在纯净水中溶解速度极慢，），它在纯净水中溶解速度极慢，但在含但在含COCO2 2的水溶液中，就能发生极快的反应。的水溶液中，就能发生极快的反应。CaCO3 H2O CO2 Ca（HCO3）2(方解石方解石)（重碳酸钙）（重碳酸钙）
17、重碳酸钙要比碳酸钙易溶重碳酸钙要比碳酸钙易溶3030倍，所以使石灰岩能够迅速倍，所以使石灰岩能够迅速溶解，以致形成地上和地下各种各样的喀斯特地貌。溶解，以致形成地上和地下各种各样的喀斯特地貌。（5 5）氧化作用：）氧化作用：在空气和水中或地下一定深度都有大在空气和水中或地下一定深度都有大量的游离氧，岩石经氧化作用后，化学成分改变了，硬度和量的游离氧，岩石经氧化作用后，化学成分改变了，硬度和比重都变小了，可进一步促进岩石的风化作用。比重都变小了，可进一步促进岩石的风化作用。如黄铁矿经氧化后变成褐铁矿。若是岩石中含有较多的如黄铁矿经氧化后变成褐铁矿。若是岩石中含有较多的黄铁矿，用作建筑材料是不利的
18、。黄铁矿，用作建筑材料是不利的。2FeS2 7O2 2H2O 2FeSO4 2H2SO4 (黄铁矿黄铁矿)硫酸亚铁硫酸亚铁12FeSO4 3O2 6H2O 4Fe2(SO4)3 4Fe(OH)3 (硫酸铁硫酸铁)（褐铁矿）（褐铁矿）Fe2(SO4)3 6H2O 2Fe(OH)3 3H2SO4 （褐铁矿）（褐铁矿）（硫酸）（硫酸）（三）生物风化（三）生物风化生物在其生命活动过程中，对岩石、矿物所产生的物生物在其生命活动过程中，对岩石、矿物所产生的物理的和化学的风化作用，叫生物风化作用。理的和化学的风化作用，叫生物风化作用。由于生物广由于生物广泛分布在地壳表层，因此生物风化作用极其重要。泛分布在地
19、壳表层，因此生物风化作用极其重要。1 1生物的物理风化作用：生物的物理风化作用：一是植物的根系起着楔子的作一是植物的根系起着楔子的作用，对岩石挤胀而使岩石崩解。如生长在岩石裂隙中的植用，对岩石挤胀而使岩石崩解。如生长在岩石裂隙中的植物，随其生长，根系由小变大、变长，从而推挤、扩大岩物，随其生长，根系由小变大、变长，从而推挤、扩大岩石裂隙，使岩石遭受破坏。此称为石裂隙，使岩石遭受破坏。此称为根劈作用根劈作用。二是动物的。二是动物的挖掘和穿凿作用进一步加速岩石破碎。如蚯蚓、田鼠、蚂挖掘和穿凿作用进一步加速岩石破碎。如蚯蚓、田鼠、蚂蚁等不停地挖洞掘穴，使岩石破碎、土粒变细。蚁等不停地挖洞掘穴，使岩石
20、破碎、土粒变细。根劈作用根劈作用人类的活动，尤其工程建设，如打隧道、筑路、人类的活动，尤其工程建设，如打隧道、筑路、采矿、建水坝、挖水渠等等，都大大加速了工程区采矿、建水坝、挖水渠等等，都大大加速了工程区岩石的风化作用。岩石的风化作用。2 2生物的化学风化作用：生物的化学风化作用：它是通过生物的新陈代谢和生它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。物死亡后的遗体腐烂分解来进行的。生物在新陈代谢过程中分泌出各种酸类化合物和有机酸生物在新陈代谢过程中分泌出各种酸类化合物和有机酸溶液，对岩石有着强烈的腐蚀作用。溶液，对岩石有着强烈的腐蚀作用。生物死亡后逐渐堆积起来，在还原环境下经过缓
21、慢腐烂生物死亡后逐渐堆积起来，在还原环境下经过缓慢腐烂分解，形成一种暗黑色的胶状物质，叫分解，形成一种暗黑色的胶状物质，叫腐殖质腐殖质，它一方面，它一方面供给植物必不可少的钾盐、磷盐、氮的化合物和各种碳水供给植物必不可少的钾盐、磷盐、氮的化合物和各种碳水化合物，另一方面腐殖质本身就是一种有机酸，对岩石、化合物，另一方面腐殖质本身就是一种有机酸，对岩石、矿物有着腐蚀作用。矿物有着腐蚀作用。地壳上部岩石、矿物在物理、化学风化作用以后，地壳上部岩石、矿物在物理、化学风化作用以后，再经过生物的化学风化作用，就不只是一种由单纯的再经过生物的化学风化作用，就不只是一种由单纯的无机物组成的松散物质了，它还具
22、有植物生长不可缺无机物组成的松散物质了，它还具有植物生长不可缺少的有机质，这种具有腐殖质、矿物质、水和空气的少的有机质，这种具有腐殖质、矿物质、水和空气的松散物质，叫松散物质，叫土壤土壤。因此，土壤是物理风化、化学风。因此，土壤是物理风化、化学风化和生物风化作用的综合产物，其中尤以生物的化学化和生物风化作用的综合产物，其中尤以生物的化学风化作用为重要。风化作用为重要。微生物在生物的化学风化作用过程中占有极其重要微生物在生物的化学风化作用过程中占有极其重要的地位。研究表明，每克土壤中可含几百万个微生物，的地位。研究表明，每克土壤中可含几百万个微生物，它们有的吸收空气中的氮制造硝酸，有的吸收空气中
23、它们有的吸收空气中的氮制造硝酸，有的吸收空气中的二氧化碳制造碳酸，有的吸收硫化物制造硫酸，从的二氧化碳制造碳酸，有的吸收硫化物制造硫酸，从而强烈破坏岩石。据估计，微生物对岩石所产生的总而强烈破坏岩石。据估计，微生物对岩石所产生的总分解力远远超过所有动植物所具有的分解力。分解力远远超过所有动植物所具有的分解力。由上述可见，在自然界，实质上岩石、矿物的风化作用由上述可见，在自然界，实质上岩石、矿物的风化作用只有物理风化和化学风化作用两大类。它们同时进行，相只有物理风化和化学风化作用两大类。它们同时进行，相互联系、相互促进、共同作用。物理风化作用使岩石疏松互联系、相互促进、共同作用。物理风化作用使岩
24、石疏松崩解，加大空隙，有利于空气、水分和微生物的侵入；同崩解，加大空隙，有利于空气、水分和微生物的侵入；同时，由于岩石的机械破碎，增大了岩石表面积，化学风化时，由于岩石的机械破碎，增大了岩石表面积，化学风化作用也随之扩大和增强。另一方面，化学风化不仅使岩石作用也随之扩大和增强。另一方面，化学风化不仅使岩石的性质、矿物成分和化学成分等发生改变，还会使岩石、的性质、矿物成分和化学成分等发生改变，还会使岩石、矿物的结构、构造发生改变，有利于岩石的物理风化。矿物的结构、构造发生改变，有利于岩石的物理风化。二、风化壳二、风化壳（一）风化壳的概念（一）风化壳的概念被风化了的岩石圈的疏松表层称为风化壳。被风
25、化了的岩石圈的疏松表层称为风化壳。风化作用风化作用能达到的深度，也就是风化壳的厚度，主要决定于气候、能达到的深度，也就是风化壳的厚度，主要决定于气候、岩性、构造、地貌和发育时间等因素。其厚度可以从几十岩性、构造、地貌和发育时间等因素。其厚度可以从几十厘米到几百米不等。在寒冷地区风化壳厚度小，而在湿热厘米到几百米不等。在寒冷地区风化壳厚度小，而在湿热地区风化壳可达地区风化壳可达100200m；断裂带发育的地区，风化壳；断裂带发育的地区，风化壳可以达到更大深度。可以达到更大深度。面状风化壳面状风化壳风化壳可以根据其平面形态特征分为风化壳可以根据其平面形态特征分为面状面状、线状线状和和囊状囊状风化壳
26、风化壳等类型。等类型。面状风化壳面状风化壳往往成层分布并覆盖在不同的母岩之上，往往成层分布并覆盖在不同的母岩之上，由于各种岩石的抗风化能力不同，因此风化壳的厚度也随由于各种岩石的抗风化能力不同，因此风化壳的厚度也随之变化。之变化。线状风化壳线状风化壳 线状风化壳线状风化壳分分布在构造断裂带、强布在构造断裂带、强烈破碎的裂隙带或难烈破碎的裂隙带或难风化与易风化岩石的风化与易风化岩石的接触带等地方。接触带等地方。囊状风化壳囊状风化壳 囊状风化壳囊状风化壳多分布在多分布在易风化的古老岩浆侵入体、易风化的古老岩浆侵入体、矿脉或几组断裂的交汇带。矿脉或几组断裂的交汇带。实际上，多数风化壳往往实际上，多数
27、风化壳往往是兼具面状和线状特征的复是兼具面状和线状特征的复合型风化壳。合型风化壳。风化壳在剖面上风化程度从风化壳在剖面上风化程度从上至下逐渐变弱，颗粒由细变上至下逐渐变弱，颗粒由细变粗，具有明显的垂直分带性。粗，具有明显的垂直分带性。根据风化程度、风化特征以及根据风化程度、风化特征以及其物理化学性质的不同，可将其物理化学性质的不同，可将风化壳自上而下划分为风化壳自上而下划分为土壤层、土壤层、风化土层（全风化带）、风化风化土层（全风化带）、风化碎石带（强风化带）、风化块碎石带（强风化带）、风化块石带（弱风化带）、风化裂隙石带（弱风化带）、风化裂隙带（微风化带）以及新鲜未风带（微风化带）以及新鲜未
28、风化的岩层化的岩层等。风化剖面各层之等。风化剖面各层之间都是逐步过渡的。间都是逐步过渡的。风化壳垂直分带示意图风化壳垂直分带示意图全全风风化化带带强强、弱弱 风风 化化 带带微风微风化带化带原岩原岩（二）风化壳的发育阶段（二）风化壳的发育阶段在化学风化过程中，各种元素的迁移能力是不同的在化学风化过程中，各种元素的迁移能力是不同的 强烈迁移的元素有强烈迁移的元素有 ClCl S S 容易迁移的元素容易迁移的元素 Ca Na Mg K Ca Na Mg K 移动元素移动元素 SiOSiO2 2(硅酸盐的硅酸盐的)P Mn)P Mn 惰性（轻微移动的）元素惰性（轻微移动的）元素 Fe Al TiFe
29、 Al Ti 实际上不移动的元素实际上不移动的元素 SiOSiO2 2石英石英不同的化学元素，在化学风化过程中，迁移能力可不同的化学元素，在化学风化过程中，迁移能力可以相差几千甚至几万倍。以相差几千甚至几万倍。岩石的风化过程可分为以物理风化为主的阶段和以化学岩石的风化过程可分为以物理风化为主的阶段和以化学风化为主的阶段：风化为主的阶段：1 1物理风化为主的阶段物理风化为主的阶段 （岩屑型风化壳）（岩屑型风化壳）基岩初期以物理风化作用为主，在原地崩解破裂，形成基岩初期以物理风化作用为主，在原地崩解破裂，形成岩屑型风化壳。它的表层破碎，向深处逐渐过渡到新鲜岩石。岩屑型风化壳。它的表层破碎，向深处逐
30、渐过渡到新鲜岩石。这个阶段化学风化作用微弱，元素很少迁移，碎屑成分基本这个阶段化学风化作用微弱，元素很少迁移，碎屑成分基本与母岩相同。与母岩相同。2 2化学风化为主的阶段化学风化为主的阶段可分出早期、中期和晚期，分别以富钙、富硅铝、富可分出早期、中期和晚期，分别以富钙、富硅铝、富铝铁为特征。铝铁为特征。早期阶段：硅铝早期阶段：硅铝碳酸盐型碳酸盐型及及硅铝硅铝硫酸盐型风化壳硫酸盐型风化壳 特点：表层具有极细的土被，越近下部，残留碎屑越粗大。特点：表层具有极细的土被，越近下部，残留碎屑越粗大。碱金属、碱土金属（碱金属、碱土金属（K K、NaNa、CaCa、MgMg）等离子，与溶液中的）等离子，与溶
31、液中的ClCl、SOSO4 4=离子结合成氯化物、硫酸盐。氯化物首先被淋漓带离子结合成氯化物、硫酸盐。氯化物首先被淋漓带走，硫酸盐残留下来，形成走，硫酸盐残留下来，形成硅铝硅铝硫酸盐风化壳硫酸盐风化壳；碳酸盐比；碳酸盐比氯化物和硫酸盐更难溶解，常富集形成氯化物和硫酸盐更难溶解，常富集形成硅铝硅铝碳酸盐风化壳碳酸盐风化壳。颜色多呈黄颜色多呈黄灰黄色，故称灰黄色，故称黄土风化壳黄土风化壳。中期阶段：硅铝粘土型风化壳中期阶段：硅铝粘土型风化壳或或高岭土型风化壳高岭土型风化壳特点：氯化物、硫酸盐被大部分淋溶迁移，碳酸盐也被特点：氯化物、硫酸盐被大部分淋溶迁移，碳酸盐也被大量淋滤流失。大量淋滤流失。硅铝
32、酸盐被分解为高岭土、蒙脱石等粘土矿物残留在原硅铝酸盐被分解为高岭土、蒙脱石等粘土矿物残留在原地。由于硅铝相对富集，故又称地。由于硅铝相对富集，故又称硅铝硅铝粘土型风化壳粘土型风化壳。这种。这种风化壳常因富含腐殖质，大多呈灰色。风化壳常因富含腐殖质，大多呈灰色。晚期阶段：铁铝型风化壳晚期阶段：铁铝型风化壳或或砖红壤风化壳砖红壤风化壳特点：化学风化作用进行得比较彻底。特点：化学风化作用进行得比较彻底。硅酸盐矿物被全部分解，可迁移的元素基本都被析出，硅酸盐矿物被全部分解，可迁移的元素基本都被析出，几乎丧失了全部盐类和呈胶体状态的几乎丧失了全部盐类和呈胶体状态的SiOSiO2 2，残留下难以迁移，残留
33、下难以迁移的铁铝化合物，如的铁铝化合物，如AlAl2 2O O3 3、FeFe2 2O O3 3以及耐风化的石英。风化壳以及耐风化的石英。风化壳中由于富含中由于富含FeFe2 2O O3 3，所以呈红色，称为，所以呈红色，称为铁铝型风化壳铁铝型风化壳或或砖红壤砖红壤风化壳风化壳。（三）影响风化壳发育的因素（三）影响风化壳发育的因素1 1气候条件气候条件气候对风化壳发育的影响受到许多因素制约，通常是降雨气候对风化壳发育的影响受到许多因素制约，通常是降雨量越大、植被越好、温度越高，越有利于风化壳的发育。量越大、植被越好、温度越高，越有利于风化壳的发育。在苔原冻土以及高山寒冷气候地区在苔原冻土以及高
34、山寒冷气候地区 风化壳发育较差，主风化壳发育较差，主要发育要发育碎屑型风化壳碎屑型风化壳，化学风化作用极其微弱，化学风化作用极其微弱温带森林气候带温带森林气候带 化学风化作用比较强烈，风化壳的厚化学风化作用比较强烈，风化壳的厚度增大，主要发育度增大，主要发育硅铝硅铝粘土型风化壳粘土型风化壳温带草原气候带温带草原气候带 气候比较干旱，化学风化不如森林气候比较干旱，化学风化不如森林地带强烈，主要发育地带强烈，主要发育硅铝硅铝碳酸盐型风化壳碳酸盐型风化壳温带半干旱和沙漠地带温带半干旱和沙漠地带 气候干旱，蒸发量大，化学气候干旱，蒸发量大，化学风化作用弱，但盐碱化作用明显，主要发育风化作用弱，但盐碱化
35、作用明显，主要发育硅铝硅铝氯化氯化物物硫酸盐型风化壳硫酸盐型风化壳热带、亚热带热带、亚热带 化学风化作用和生物风化作用都很强化学风化作用和生物风化作用都很强烈，如有充分的时间，风化壳就可以发育到最后阶段，即烈，如有充分的时间，风化壳就可以发育到最后阶段，即铁铝铁铝砖红壤型风化壳砖红壤型风化壳2 2地貌条件地貌条件在地面起伏较大、新构造运动较强烈的山区，剥蚀作用较在地面起伏较大、新构造运动较强烈的山区，剥蚀作用较强，残积物易被蚀去，不利风化壳的发育，主要残留一些风强，残积物易被蚀去，不利风化壳的发育，主要残留一些风化碎屑。在地形低洼的地方，又是风化碎屑物不断堆积的场化碎屑。在地形低洼的地方，又是
36、风化碎屑物不断堆积的场所，两者都不利于风化壳的形成和保存。所，两者都不利于风化壳的形成和保存。只有在准平原上、分水岭的鞍部以及较平坦的地区，那里只有在准平原上、分水岭的鞍部以及较平坦的地区，那里剥蚀作用不强，地壳又长期比较稳定，才有可能发育成巨厚剥蚀作用不强，地壳又长期比较稳定，才有可能发育成巨厚的残积型风化壳。的残积型风化壳。3 3岩性和时间岩性和时间母岩的成分、结构、构造对风化壳的形成和发育都有重要母岩的成分、结构、构造对风化壳的形成和发育都有重要影响影响风化作用持续时间的长短，直接影响到风化壳的发育程度。风化作用持续时间的长短，直接影响到风化壳的发育程度。总之，总之，地球表面绝大多数地区
37、都被风化壳覆盖着地球表面绝大多数地区都被风化壳覆盖着。风化作。风化作用为其它作用过程作准备，也是剥蚀、搬运、堆积整个地貌用为其它作用过程作准备，也是剥蚀、搬运、堆积整个地貌发育过程的先导，并积极参与了地貌的形成和发育过程。发育过程的先导，并积极参与了地貌的形成和发育过程。概念：概念：坡地重力地貌是指坡面上的风化碎屑、不稳定坡地重力地貌是指坡面上的风化碎屑、不稳定岩体、土体在重力并常有水分参与下，以单个落石、碎屑岩体、土体在重力并常有水分参与下，以单个落石、碎屑流或整块土体、岩体沿坡向下运动所导致的一系列独特的流或整块土体、岩体沿坡向下运动所导致的一系列独特的地貌。地貌。由于坡地重力所移动的物质
38、多是块体形式，所以也称由于坡地重力所移动的物质多是块体形式，所以也称块体运动块体运动。坡地重力地貌是自然界分布最广泛的地貌形态之一，坡地重力地貌是自然界分布最广泛的地貌形态之一，它包括山坡、岸坡和人工斜坡等。它包括山坡、岸坡和人工斜坡等。第二节第二节 坡地重力地貌坡地重力地貌 稳定斜坡稳定斜坡与与不稳定斜坡：不稳定斜坡：凡是其变化趋势对人类生存凡是其变化趋势对人类生存和经济建设有较大影响，甚至是灾害性影响的坡地（或斜和经济建设有较大影响，甚至是灾害性影响的坡地（或斜坡），称为不稳定坡地（或斜坡）。坡），称为不稳定坡地（或斜坡）。使坡地物质发生运动的自然营力，除块体自身的重力使坡地物质发生运动的
39、自然营力，除块体自身的重力外，还受水、冰雪、风、生物、地震以及认为等因素的影外，还受水、冰雪、风、生物、地震以及认为等因素的影响。其中最主要的自然营力是重力和水的作用。响。其中最主要的自然营力是重力和水的作用。二、块体运动二、块体运动发生在坡地上的块体运动，按其作用营力和运动过程，大发生在坡地上的块体运动，按其作用营力和运动过程，大体可分为体可分为蠕动蠕动、崩塌崩塌和和滑坡滑坡等类型。等类型。块体运动类型块体运动类型（一）蠕动（一）蠕动蠕动是指土层、岩层和它们的风化碎屑物质在重力作用蠕动是指土层、岩层和它们的风化碎屑物质在重力作用下，顺坡向下发生的十分缓慢的运动现象。下，顺坡向下发生的十分缓慢
40、的运动现象。运动的速度每运动的速度每年小的只有若干毫米，大的可有几十厘米。由于它的运动年小的只有若干毫米，大的可有几十厘米。由于它的运动过程缓慢，不易一下觉察出来，如时间久了，就能发现斜过程缓慢，不易一下觉察出来，如时间久了，就能发现斜坡上各种物体的变形。例如电线杆歪斜，树干弯曲，土墙坡上各种物体的变形。例如电线杆歪斜，树干弯曲，土墙或篱笆墙向斜坡下方倾斜和斜坡草皮向下坡移动等。或篱笆墙向斜坡下方倾斜和斜坡草皮向下坡移动等。蠕动蠕动是很缓慢的不易观察到的，但其影响是明显的可见的 根据蠕动的规模和性质，可将蠕动划分为两大类：根据蠕动的规模和性质，可将蠕动划分为两大类：疏松碎屑物的蠕动疏松碎屑物的
41、蠕动和和岩层蠕动。岩层蠕动。1.1.疏松碎屑物的蠕动（土屑或岩屑蠕动）疏松碎屑物的蠕动（土屑或岩屑蠕动）疏松碎屑物的蠕动不论是在寒带地区、温带地区或疏松碎屑物的蠕动不论是在寒带地区、温带地区或热带地区都有发生。斜坡上疏松碎屑物或表层土粒，由热带地区都有发生。斜坡上疏松碎屑物或表层土粒，由于温度变化、干湿变化而引起体积胀缩，并在重力作用于温度变化、干湿变化而引起体积胀缩，并在重力作用下发生缓慢的顺坡向下移动。另外，植物根的生长和动下发生缓慢的顺坡向下移动。另外，植物根的生长和动物的践踏也有助于斜坡上疏松碎屑物的蠕动。物的践踏也有助于斜坡上疏松碎屑物的蠕动。引起松散土粒或碎屑蠕动的主要因素有：引起
42、松散土粒或碎屑蠕动的主要因素有：(1)(1)较强的温差变化和干湿变化（包括融冻过程）较强的温差变化和干湿变化（包括融冻过程）在寒冷地区，冻融作用是引起土粒或碎屑发生蠕动的主要在寒冷地区，冻融作用是引起土粒或碎屑发生蠕动的主要因素。寒季地面因素。寒季地面ABAB冻结而膨胀隆起到冻结而膨胀隆起到CDCD位置，土壤中的颗粒位置，土壤中的颗粒或碎屑或碎屑M M随着地面膨胀沿垂直坡面方向上升到随着地面膨胀沿垂直坡面方向上升到MM。暖季解冻。暖季解冻时，地面恢复到原来位置时，地面恢复到原来位置ABAB，但颗粒或碎屑受重力作用则，但颗粒或碎屑受重力作用则由由MM移动到移动到M”M”。经过这样。经过这样一次冻
43、融作用之后，土壤颗一次冻融作用之后，土壤颗粒或碎屑由粒或碎屑由M M运动到运动到M”M”。如。如此反复进行，土壤颗粒或碎此反复进行，土壤颗粒或碎屑将不断向下坡运动。屑将不断向下坡运动。在温湿地区，主要由温差变化在温湿地区，主要由温差变化或干湿变化引起土粒或碎屑的体积或干湿变化引起土粒或碎屑的体积胀缩，从而导致蠕动发生。膨胀时胀缩，从而导致蠕动发生。膨胀时碎屑颗粒垂直于斜坡方向上抬，收碎屑颗粒垂直于斜坡方向上抬，收缩下落时却是沿重力方向直落而下。缩下落时却是沿重力方向直落而下。每次体积胀缩都使岩屑或土粒沿斜每次体积胀缩都使岩屑或土粒沿斜坡向下移动一小段距离，日久天长，坡向下移动一小段距离，日久天
44、长，可产生明显蠕动现象。可产生明显蠕动现象。如碎屑颗粒体积收缩时如碎屑颗粒体积收缩时,其间形其间形成空隙，使上部碎屑失去支持，也成空隙，使上部碎屑失去支持，也能因碎屑本身重力影响引起移动。能因碎屑本身重力影响引起移动。斜坡碎屑热胀冷缩时移动示意图斜坡碎屑热胀冷缩时移动示意图A A膨胀时移动过程膨胀时移动过程 B B收缩时移动过程收缩时移动过程斜坡上的裂隙、动物洞穴或植物根系腐烂留下的空洞，斜坡上的裂隙、动物洞穴或植物根系腐烂留下的空洞，都可使上坡物质失去稳定而向下移动。其它如树木摇摆和都可使上坡物质失去稳定而向下移动。其它如树木摇摆和动物践踏也会促使斜坡物质向下蠕动。动物践踏也会促使斜坡物质向
45、下蠕动。（2 2）一定的粘土含量）一定的粘土含量碎屑中粘土含量越多，蠕动现象越明显。干湿变化碎屑中粘土含量越多，蠕动现象越明显。干湿变化对岩石碎屑体积胀缩影响不大，但对粘土颗粒影响特对岩石碎屑体积胀缩影响不大，但对粘土颗粒影响特别大，如果粘土层含水别大，如果粘土层含水50%50%，则体积膨胀系数可达，则体积膨胀系数可达4.5%4.5%。对塑性指数较高的膨润粘土影响则更大。对塑性指数较高的膨润粘土影响则更大。（3 3）一定的坡度）一定的坡度蠕动虽然可以出现在各种坡度的坡面上，但以在蠕动虽然可以出现在各种坡度的坡面上，但以在25253030左右左右的坡地上最为明显。因为大于的坡地上最为明显。因为大
46、于3030的坡地上，的坡地上，粘土和水分不易保存，碎屑物也较少。而小于粘土和水分不易保存，碎屑物也较少。而小于2525的坡的坡地上，重力影响又不那么明显，蠕动现象也就微弱了。地上，重力影响又不那么明显，蠕动现象也就微弱了。疏松土层或岩石碎屑的蠕动速度，一般来说接近地表疏松土层或岩石碎屑的蠕动速度，一般来说接近地表处最大，随深度增加而迅速减小。处最大，随深度增加而迅速减小。2.2.基岩岩层蠕动基岩岩层蠕动暴露于地表的岩层在重力作用下也发生十分缓慢的暴露于地表的岩层在重力作用下也发生十分缓慢的蠕动。蠕动的结果使岩层上部及其风化碎屑层顺坡向下蠕动。蠕动的结果使岩层上部及其风化碎屑层顺坡向下呈弧形弯曲
47、。岩层虽然发生弯曲，但层序不乱，甚至在呈弧形弯曲。岩层虽然发生弯曲，但层序不乱，甚至在蠕动了的碎屑层中层序依然可见。蠕动了的碎屑层中层序依然可见。引起岩层蠕动的原因，在湿热地区主要是干湿和温度引起岩层蠕动的原因，在湿热地区主要是干湿和温度变化造成，在寒冷地区是由冻融作用所致。变化造成，在寒冷地区是由冻融作用所致。岩层蠕动多岩层蠕动多发生在坡度较陡（发生在坡度较陡（35354545），由柔性层状岩石（如千），由柔性层状岩石（如千枚岩）组成的山坡上。枚岩）组成的山坡上。在薄层的刚性岩层（如石英岩、在薄层的刚性岩层（如石英岩、石英质灰岩）组成的较陡山坡上，也可见到岩层向下弯石英质灰岩）组成的较陡山坡
48、上，也可见到岩层向下弯曲的蠕动现象，但由于节理影响会使弯曲不连续。曲的蠕动现象，但由于节理影响会使弯曲不连续。岩层蠕动示意图岩层蠕动示意图岩层蠕动的深度一般小于岩层蠕动的深度一般小于3 35m5m，有时可达十几米。在岩，有时可达十几米。在岩层较薄、岩性较软、坡度很大，岩层呈逆坡倾斜且倾角较大层较薄、岩性较软、坡度很大，岩层呈逆坡倾斜且倾角较大时，岩层蠕动的深度也较大。在有利的条件下，可以看到岩时，岩层蠕动的深度也较大。在有利的条件下，可以看到岩层蠕动和上覆土被蠕动叠加的现象。层蠕动和上覆土被蠕动叠加的现象。（二）崩塌（二）崩塌1 1特征特征：斜坡上的岩体、土体斜坡上的岩体、土体在重力作用下，突
49、然、迅速在重力作用下，突然、迅速垮落的现象，称崩塌。垮落的现象，称崩塌。崩塌崩塌速度很快，可达自由落体的速度很快，可达自由落体的速度，一般为速度，一般为5 5200200米米/秒。秒。崩塌体大小不等，体崩塌体大小不等，体积可从积可从1m1m3 3数十万数十万m m3 3。崩塌物质大小混杂，崩塌物质大小混杂，没有层序。没有层序。软硬岩石相间的陡坡崩塌软硬岩石相间的陡坡崩塌崩崩 塌塌崩塌与滑坡崩塌与滑坡崩塌与滑坡崩塌与滑坡崩塌与滑坡崩塌与滑坡2 2形成崩塌的条件和触发因素形成崩塌的条件和触发因素（1 1）形成崩塌的基本条件）形成崩塌的基本条件 地貌条件地貌条件 包括坡度和坡地相对高度，其中坡度对崩
50、包括坡度和坡地相对高度，其中坡度对崩塌的影响最明显。另外，坡地的相对高度直接影响崩塌的塌的影响最明显。另外，坡地的相对高度直接影响崩塌的发育规模。发育规模。地质条件地质条件 主要指岩石的岩性、结构和构造。主要指岩石的岩性、结构和构造。气候条件气候条件 在温度变化较大的地区，物理风化作用促在温度变化较大的地区，物理风化作用促使岩石风化破碎，产生崩塌。此外，崩塌多发生在雨季，使岩石风化破碎，产生崩塌。此外，崩塌多发生在雨季，也说明了气候条件对崩塌作用的影响。也说明了气候条件对崩塌作用的影响。（2 2）引起崩塌的触发因素）引起崩塌的触发因素暴雨、强烈的融冰化雪、爆破、地震及人工暴雨、强烈的融冰化雪、
