高考地理二轮复习 专题风化作用.docx

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高考地理二轮复习专题风化作用

岩石的风化是地表常见的一种自然地理过程，几乎到处都能发生。

无论怎样坚硬的岩石，一旦出露或者接近地表，直接与水圈、大气圈、生物圈接触，在地表的物理和化学环境作用下，都会逐渐发生疏松、崩解和化学成分的改变，变成大小不等的岩屑和土层。

岩石发生物理的和化学的变化成为风化。

引起岩石变化的作用成为风化作用。

风化作用的实质就是岩石本身离开地壳深处高温、高压的条件，在出露或者接近地表后，为了适应地表常温、常压的新环境而必然发生的一种变化过程。

通常把风化作用分为物理、化学和生物风化作用三种。

因为生物风化对岩石的破坏效应，可以纳入物理的或化学的过程，所以，风化作用主要是物理风化与化学风化。

（一）物理风化作用

物理风化作用是指岩石发生物理疏松崩解等机械破坏过程，一般不引起化学成分的改变。

1.因岩石卸荷释重而引起剥离作用。

形成于地壳深处的岩石，后来受到地壳运动的抬升，上覆的岩石逐步被蚀去，释放了原来受压的应力，由此而引起岩体膨胀。

当膨胀超过了弹性限度之后，岩石就会发生破裂而产生许多可见的裂隙或隐伏的纹理，成为卸荷裂隙。

这种作用成为剥离作用，在花岗岩分布地区最为常见。

2.外来晶体在岩石裂隙中的挤压作用。

存在于岩石裂隙中的水，在气温达到冰点凝固结冰时，体积膨胀，比原来增大9%左右。

它对裂隙周边壁施加很大压力，使岩石裂隙加宽加深。

当冰再融化时，水沿扩大了的裂隙向更深处渗入，再次冻结。

如此反复进行，就好像劈木材的楔子，不断使裂隙加深加大，以至于把岩石崩解成碎块。

岩石裂隙中的水，常常溶解着大量的矿物质，一旦水分蒸发，溶液浓度逐渐达到饱和，便结晶成盐类。

这时体积增大，产生膨胀压力，也可以使岩石迅速崩解。

在污染严重的大城市和工业区，雨水常常成稀薄的酸雨，它对石灰岩、大理石建筑物有强烈的腐蚀作用，发生的化学反应成石膏。

而石膏的结晶作用，使岩石薄片状崩解下来，这种作用应属于机械风化作用，但它又是化学作用的反应。

3.因温度变化而引起岩石体积发生膨胀与收缩作用。

因温差变化，致使岩石体积膨胀收缩而引起岩石的破坏，主要是温度变化的速度，而不在于温度变化的幅度。

温度变化愈快，岩石破坏也愈迅速，所以受日温差影响较大，年温差影响小。

岩石白天在太阳照射下，由于比热小，表层很快灼热增温，产生热力膨胀，但是岩石又是热的不良导体，岩石表层以下增温很慢，在岩石表层其下层之间便出现了极大的瞬时温差，由于岩石表层与下层热应力引起的膨胀变形量不同，因而产生了它们之间的张应力差别。

夜间正相反，表层散热快，迅速发生体积收缩，下层散热慢，还大体保持原来的体积，两者之间不同步变形，日久天长，岩石经过张应力、压力频繁作用，加之岩石是脆性固体，一旦超过岩石的强度极限，岩石就会产生许多风化裂隙。

有的研究者认为，即使在日温差很大的干旱、半干旱地区，水分（特别是凝结水）所起的化学风化作用，也是引起岩石破坏的重要原因。

化学风化先破坏了岩石的结构，才使机械风化作用发展。

岩石物理风化特别集中在节理的棱角部位，因这些部位岩石的温差变化最大且最迅速，所以最易受剥落。

棱角的逐渐剥落使石块圆化而形成石蛋地形。

在岩浆岩地区由于物理与化学风化综合作用的结果，可以使岩块呈同心圆状薄层脱落，这种现象称之为球状风化。

4.生物活动对岩石机械风化作用的影响。

树根沿岩石裂隙生长，楔入岩隙，扩展裂隙，把岩石挤开，这种作用称为根劈作用。

生活在地下的大小动物，往往把地下的土层、岩屑翻到地面上来。

如果以地质年代来度量，生物的机械破坏力量也是不可忽视的。

（二）化学风化作用

位于地表的岩石矿物在水、大气、生物的相互作用下发生氧化、溶解、水解、水化等一些列化学反应，因而改变了岩石的物理性质和化学成分，甚至形成新的矿藏物，破坏了原来岩石的结构，使岩石疏松甚至逐渐变成松散的土层，这种作用称为化学风化作用。

1.溶解作用：

是指水对矿物的直接溶解。

地下水溶解了易溶的盐类，流到低洼处，由于蒸发作用，盐类被沉淀下来，形成碱地、盐滩或盐湖。

化学性质稳定，难溶解的矿物则残留在原地，称为残积物。

由于溶解作用增加了岩石的空隙，破坏了岩石的结构，削弱了岩石抵抗风化的能力，有利于物理风化的进行。

2.水解作用：

水解作用是指矿物与水发生反应而分解的作用。

水中游离的H+和0H—离子能和一些盐类矿物离子发生化学反应，结合生成新的矿物。

在热带、亚热带气候条件下，二氧化硅常常呈胶体状态，它和氢氧化钾一起随水逐渐流失，而次生矿物高岭土则残留在原地。

3.水化作用：

水化作用是指水与一些不含水的矿物相化合，水参与到矿物的晶格中去，改变了原来矿物的分子结构，形成新的矿物。

如硬石膏经水化作用形成石膏。

水化作用的结果，不仅使其物理性质有很大改变，而且引起体积膨胀。

如硬石膏水化成石膏后，体积要膨胀30%，从而加速了岩石的物理崩解。

   4.碳酸盐化作用：

雨水从大气中溶解了相当多的CO2，所以导致带酸性。

当水分渗入地下，从植物的腐殖酸中获得更多的CO2。

碳酸盐化反应在石灰岩地区最为明显。

       CaCO3+H2O+CO2  Ca（HCO2）2

构成石灰岩的主要矿物成分是方解石，它在纯水中溶解速读较慢，但在含有碳酸的水溶液中，就能发生快速反应，使石灰岩能够迅速溶解，以致形成地上和地下的各种喀斯特地貌。

5.氧化作用：

氧是强氧化剂。

它经常是在水与水汽的参与之下，通过空气和水中游离氧进行氧化作用。

温度越高，氧化作用越强。

许多变价元素在地下缺氧条件下常常形成低价元素的矿物，出露到地表后在氧化环境下，这些低价元素矿物极不稳定，容易氧化为高价元素的新矿物，以适应新的环境。

在自然界容易氧化的元素大多数是金属元素，尤其是铁元素的氧化最常见。

只有位于地下水面以上的岩层，氧化作用才能强烈进行。

如岩层长期位于地下水面以下，几乎所有空隙都被不大流动的地下水充满，游离氧很少，氧化作用就很难进行。

前者称氧化环境，后者称还原环境。

长期位于地下水面以下的粘土，其孔隙中的水缺少游离氧，处于还原环境中，粘土多呈灰蓝色，一旦出露水面以上，与空气接触，粘土中的铁与空气中的氧发生氧化作用，则很快变成黄褐或红褐色。

6.生物化学风化：

生物在新陈代谢过程中分泌出各种化合物，如碳酸、硝酸和各种有机酸等，它们对岩石起着强烈的腐蚀作用，甚至在岩层表面溶蚀成许多根的印痕。

    化学风化作用实际上是多种方式综合作用过程，以某种单一方式的化学风化在自然界是比较少见的。

物理风化和化学风化作用在自然界也是紧密联系在一起的。

物理风化作用使岩石疏松崩解，加大孔隙度，有利于空气、水分和微生物的侵入，能够促进化学风化的进行。

另一方面，化学风化不仅使岩石性质改变，也使岩石的结构发生变化，减弱矿物之间的聚结力，有利于物理风化的进行。

气候对岩石风化的影响

在自然界中，气温的高低及降水量的多少等因素明显受所在地区所处的纬度、地形以及距离海洋远近等因素的控制。

风化壳与岩石风化作用息息相关，图中可以看出：

在不同气候带，岩石风化的性质与特点不同；不同气候带中温度、降水量与植被之间的相互关系及其对风化作用的影响。

在两极及低纬度的高山区，气候寒冷，水的活跃程度低，植被较少，化学风化缓慢而微弱，冰劈作用极为突出，岩石易破碎成为具有棱角状的粗大碎块。

在湿热气候区，气温高，降水量大，植物茂密，微生物活跃，化学风化和生物风化进行得快速而充分，风化作用的深度达数十米以下，形成巨厚的风化层。

在干旱区，仍以物理风化为主导，化学风化较弱，岩石多风化成为棱角状碎屑；由于雨水少，蒸发强烈，易溶矿物也难于溶解。

地形对岩石风化的影响

包括地势的高度、起伏程度以及山坡的朝向等因素。

地势的高度影响到气候。

例如，中低纬度的高山区具有明显的垂直气候分带：

山麓气候炎热，而山顶气候寒冷，不同高度带的植物群面貌显著不同。

因而，风化作用的类型和方式随高度而变化。

地势的起伏程度对于风化的性质与特征具有重要的控制意义。

在地势起伏大的山区，或在巨大的悬崖陡壁上，各种风化产物均易被其他外力作用搬离，难以在原地残留，因而这里基岩多裸露，风化十分快速，物理风化极为活跃。

在地势低缓地区，风化产物多残留原处，或只经过短距离的运移便在低洼处堆积下来，形成较厚的覆盖层，从而减轻温度变化对下伏基岩的影响，降低风化作用的速度。

低山丘陵或宽缓的分水岭地区，风化速度中等，但化学风化作用影响深度较大，对风化产物的发育与保存较为有利。

山坡的朝向涉及气候和日照强度，对中、低纬度山区的风化作用尤为重要。

如，山的向阳坡日照强，冰雪易消融；而山体的背阳坡日照短，冰雪可能常年不融。

两者的岩石风化特点显然有别。

岩石特征对岩石风化的影响

岩石成分

岩石抗风化能力的强弱与它所含矿物的成分、不同矿物的含量有密切关系。

1.岩石的矿物成分

主要造岩矿物抗风化能力由小到大的次序是：

橄榄石、钙长石、辉石、角闪石、钠长石、黑云母、钾长石、白云母、黏土矿物、石英、铝和铁的氧化物；方解石也属于易风化矿物。

可见，矿物在风化过程中的稳定性与其在鲍温反应系列中晶出的顺序有关，结晶越早的越不稳定，结晶越晚的越稳定。

因而就火成岩论，由铁、镁质矿物和基性斜长石组成的超镁铁质岩石和镁铁质岩石最容易风化，酸性火成岩较难风化，中性火成岩则介于其中。

沉积岩是在近地表环境下形成的，性质相对稳定。

如常见的石英岩和石英砂岩，其主要成分为石英，抗风化能力强，地形上常呈突出的地形。

黏土岩的化学性质较稳定，物理风化为主，但是因岩石的强度低，在剥蚀作用的参与下往往成为低地。

石灰岩在干寒地区以机械风化为主，在湿热地区则化学风化突出。

硅质岩除少数非晶质结构者外，一般难以化学风化。

变质岩的风化性能也因其成分而有差别。

2.岩石的结构、构造

岩石中矿物和碎屑物颗粒的粗细、分选程度及胶结程度等决定着岩石的致密程度和坚硬程度，从而影响到岩石的风化。

如，疏松多孔或粗粒多孔的岩石比细密而坚硬的岩石易于风化。

至于岩石成层的厚薄、层间原生缝隙的有无和多少，均影响到岩石的可渗透性，对岩石风化的难易也产生影响。

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。

岩石中节理密集之处往往风化强烈，尤其是在两组节理交汇的地区，风化速度快，加之有剥蚀作用的叠加，能够形成多种多样的地貌。

有时几组方向的节理将岩石分割成众多多面体的小块，小岩块的边缘和隅角从多个方向收到温度及水溶液等因素的作用，谭老师地理工作室综合整理最先被破坏且破坏神都较大，久而久之，其棱角逐渐圆化，变成球形或椭球形，称为球状风化（spercialweathering）。

它是物理风化和化学风化联合作用的结果，但以化学风化起主要作用。

块状而均粒的花岗岩、闪长岩、辉长岩以及厚层砂岩等球状风化最普遍。

表示被几组节理切割的岩石经历球状风化的过程。

如果抗风化能力不一的岩石共生在一起，则抗风化能力强的岩石突出，抗风化能力弱的凹入，称为差异风化（differentialweathering）。

在自然界，影响风化作用的各种因素多是联合作用的。

岩石的特征属于内在因素，气候、地形等是外界条件。

在相同的外界条件下，不同的岩石，其风化情况不一。

如在潮湿气候条件下，花岗岩易于风化，遭受破坏，以致变成较软的高岭石和松散的石英砂，并形成各种地貌景观；而石英砂岩却较难风化，场坚硬屹立。

原因是花岗岩中的长石易于水解或碳酸化而变成高岭土，而石英砂岩几乎全由石英组成，水解或碳酸化对它不起作用。

另一方面，在不同的外界条件下，同种岩石的风化情况也不一样。

如石灰岩在湿热气候下极易化学风化，在干旱气候下，因缺乏足够含CO2的H2O，化学风化难以发生。

在研究岩石的风化特征时，应注意对各种控制因素作全面分析。

风化作用与土壤

母质因素

风化作用使岩石破碎，形成结构疏松的风化壳，其上部可称为