岩石在太陽輻射、大氣、水和生物作用下出現破碎、疏鬆及礦物成分次生變化的現象。導致上述現象的作用稱風化作用。 外能是地球外部來源的能量，主要有太陽輻射能、日月引力能、重力能。外動力地質作用的範圍只限於地表表層幾米至幾公里深度以內。包括風化作用、水流、冰川等外表的地質作用。 礦物、岩石形成時有一定的物理、化學條件，通常是地下高溫高壓條件。當它們露出地表後，改變了物理、化學條件時，岩石、礦物穩定性將要受到破壞。岩石可以破碎，也可以化學分解，或形成新的礦物。 風化作用：由於溫度的變化、大氣(氧氣)、水溶液以及生物的作用，使地表岩石或礦物在原地發生物理、化學變化的過程叫風化作用。它發生以後，原來高溫高壓下形成的礦物被破壞，形成一些在常溫常壓下較穩定的新礦物，構成陸殼表層風化層，風化層之下的完整的岩石稱為基岩，露出地表的基岩稱為露頭。 第一節 風化作用的型別 一、機械風化作用 岩石和礦物發生機械破碎而不改變其化學成分的風化作用，稱為機械風化作用，它是由於溫度變化及岩石空隙中水和鹽分的物態變化引起的，作用方式主要有： 1. 岩石的熱脹冷縮 溫度晝夜變化、季節變化。日變化影響最大，內陸乾旱沙漠地區，晝夜溫差變化、物理風化最強烈。如西北沙漠地區，白天47℃，晚上-3 ℃，相差50 ℃. (1)不同礦物脹縮係數不一，相互脫落。 (2)表裡不一。白天，表面受曬膨脹，晚上，表面冷縮，內部受熱開始脹。 2. 岩石空隙中水和鹽分的物態的變化 結冰體積膨脹，對周圍岩石產生擠壓力，擴大孔隙，冰劈作用。鹽結晶時體積膨脹。 機械風化作用可以形成倒石錐地貌。 二、化學風化作用 氧、水溶液不僅使地表附近的岩石發生破碎，而且使它們的化學成分發生改變，這就是化學風化作用。透過化學反應，使那些在地表條件下不穩定的礦物變成另一種新的礦物(它適應地表環境)。 進行方式： 1. 氧化作用 空氣中1/5氧 黃鐵礦FeS2(++)氧化成褐鐵礦Fe2O3.H2O(3+)，由銅黃色變為褐紅色，顏色變深，結構變疏鬆。在地表稱鐵帽，地下連著礦床。 2. 溶解作用 任何礦物都溶於水，只是溶解度有大有小。 CaCO3+CO2+H2O-->Ca(HCO3)2 方解石 (重碳酸鈣) 3. 水解作用 水和礦物相結合的一種化學反應。正長石+H2O-->高嶺石+。. 4. 水合作用 有些礦物吸引一定數量的水。石膏+H2O-->硬石膏 經過徹底的化學風化作用，一切活潑的元素均從礦物中風化出來並隨水流失，只有性質穩定的元素舅Fe，Mn，Al，Ni等才殘留原地，如果這些元素富集到具有工業價值時，就成為殘餘礦床。 三、生物風化作用 生物的生命活動過程和屍體腐爛分解過程對岩石的破壞作用有機械和化學兩種方式： 1. 生物的機械風化作用 植物根對岩石的破壞，蚯蚓等鑽洞，人類活動如挖洞、採礦等對岩石進行破碎。 2. 生物的化學風化作用 生物死亡後，腐爛分解形成一種腐植質(膠狀的物質)，是一種有機酸，對岩石起腐蝕作用. 地殼表層岩石經機械破碎，化學風化後形成的鬆散物，再經過生物的化學風化作用，增加了有機物質---腐殖質，這種具有腐殖質、礦物質、水和空氣的鬆散物質叫做土壤。 第二節 影響風化作用的因素 風化作用的速度主要取決於自然地理條件和組成岩石的礦物性質。 一、氣候條件 氣候寒冷或乾燥地區，生物稀少，寒冷地區降水以固態形式為主，乾旱區降水很少。以物理風化作用為主，化學和生物風化為次。岩石破碎，但很少有化學風化形成的粘土礦物，以生物風化為主形成的土壤也很薄。 氣候潮溼炎熱地區，降水量大，生物繁茂，生物的新陳代謝和屍體分解過程產生的大量有機酸，具有較強的腐蝕能力，故化學風化和生物風化都十分強烈，形成大量粘土，在有利的條件下可形成殘積礦床。可形成較厚的土壤層。 二、地形條件 地形影響氣候，間接影響風化作用；另一方面，陡坡上，地下水位低，生物較少，以物理風化為主. 地勢平坦，受生物影響較大，化學風化作用為主。 三、岩石性質 1. 成分 (1)岩漿岩比變質岩和沉積岩易於風化。岩漿形成於高溫高壓，礦物質種類多(內部礦物抗風化能力差異大). (2) 岩漿岩中基性巖比酸性巖易於風化，基性巖中暗色礦物較多，顏色深，易於吸熱、散熱. (3) 沉積岩易溶岩石(如石膏、碳酸鹽類等岩石)比其它沉積岩易於風化. 差異風化：在相同的條件下，不同礦物組成的巖塊由於風化速度不等，岩石表面凹凸不平； 或由不同巖性組成的岩層，抗風化能力弱的岩層形成相互平行的溝槽，砂岩、頁岩互層，頁岩呈溝槽。透過差異風化，我們可以確定岩層產狀。 2. 岩石的結構構造 (1) 岩石結構較疏鬆的易於風化； (2) 不等粒易於風化，粒度粗者較細者易於風化； (3) 構造破碎帶易於風化，往往形成窪地或溝谷。 球形風化： 在節理髮育的厚層砂岩或塊狀岩漿岩中，岩石常被風化成球形或橢圓形，這種現象叫做球形風化，它是物理風化為和化學風化聯合作用的結果。 球形風化的主要條件有：(1)岩石具厚層或塊狀構造；(2) 發育幾組交叉裂隙；(3)岩石難於溶解；(4)岩石主要為等粒結構。 被三組以上裂隙切割出來的巖塊，外部稜角明顯，在風化作用過程中，稜角首先被風化，最後成球狀。 第三節 風化殼及其研究意義 1. 岩石經風化後部分易熔物質被水帶走流失，餘下的碎屑岩和化學風化中形成的一些新礦物便殘留原地，這些殘留在原地的風化產物稱殘積物. 殘積物的礦物組成、化學成分、顏色與下伏地層(原巖)有一定的關係，它們常具有稜角，無分選性，無層理，向下逐漸過渡到基岩，在存在生物活動物的地區，殘積物頂部發育成土壤. 風化殼： 殘積物和土壤在大陸地殼表層構成一層不連續的薄殼，稱之為風化殼. 2. 風化殼可由一層殘積物組成，也可由幾層風化分解程度不同的殘積物組成，而且層與層之間常逐漸過渡而無明顯分界線。由於風化作用以地表最強烈，並向深處減弱， 故具垂直分帶。一個完整的風化殼在剖面上，從下往上可分為以下幾層： 層1： 未經風化的基岩. 層2： 半風化層，岩石機械破碎成碎塊. 層3： 殘積層，物理和化學風化，由下而上，風化程度由淺至深，碎屑顆粒由大變小. 層4： 土壤層，經受長期物理風化、化學風化和生物風化作用，形成土壤。在沒有生物風化作用的地區土壤層缺失. 3. 風化殼的厚度和成分因地而異，一般潮溼炎熱氣候區，風化殼厚度大，並有可能形成Fe，Mn，Al，Ni等殘積礦床(風化殼型礦床)，乾旱地區風化殼薄，常僅數十釐米且結構簡單。 古風化殼：風化殼若為後來沉積物所覆蓋，則稱為古風化殼。 4. 風化殼的研究意義 (1) 地殼運動與古地理：長期穩定或隆起，風化殼得以充分發育，古風化殼代表古代沉積間斷，發育構造運動. (2) 古地理：陸地，不同氣候條件，風殼物徵不一. (3) 礦產： 殘餘型礦床，殘積砂礦床(金、金剛石). (4) 工程建設：對近代埋藏的風化殼應慎重對待。某水庫工程對風化殼厚度估計不夠，蓄水後壩下滲漏嚴重。 再談風化作用 岩石在太陽輻射、大氣、水和生物作用下出現破碎、疏鬆及礦物成分次生變化的現象。導致上述現象的作用稱風化作用。 大約在200年前，人們可能認為高山、湖泊和沙漠都是地球上永恆不變的特徵。可現在我們已經知道高山最終將被風化和剝蝕為平地，湖泊終將被沉積物和植被填滿，沙漠會隨著氣候的變化而行蹤不定。地球上的物質永無止境地運動著。暴露在地殼表面的大部分岩石都處在與其形成時不同的物理化學條件下，而且地表富含氧氣、二氧化碳和水，因而岩石極易發生變化和破壞。表現為整塊的岩石變為碎塊，或其成分發生變化，最終使堅硬的岩石變成鬆散的碎屑和土壤。礦物和岩石在地表條件下發生的機械碎裂和化學分解過程稱為風化。由於風、水流及冰川等動力將風化作用的產物搬離原地的作用過程叫做剝蝕 地表岩石在原地發生機械破碎而不改變其化學成分也不新礦物的作用稱物理風化作用。如礦物岩石的熱脹冷縮、冰劈作用、層裂和鹽分結晶等作用均可使岩石由大塊變成小塊以至完全碎裂。化學風化作用是指地表岩石受到水、氧氣和二氧化碳的作用而發生化學成分和礦物成分變化，併產生新礦物的作用。主要透過溶解作用水化作用水解作用碳酸化作用和氧化作用等式進行。 雖然所有的岩石都會風化，但並不是都按同一條路徑或同一個速率發生變化。經過長年累月對不同條件下風化岩石的觀察，我們知道岩石特徵、氣候和地形條件是控制岩石風化的主要因素。不同的岩石具有不同的礦物組成和結構構造，不同礦物的溶解性差異很大。節理、層理和孔隙的分佈狀況和礦物的粒度，又決定了岩石的易碎性和表面積。風化速率的差異，可以從不同岩石型別的石碑上表現出來。如花崗岩石碑，其成分主要是矽酸鹽礦物。這種石碑就能很好地抵禦化學風化。而大理岩石碑則明顯地容易遭受風化。 氣候因素主要是透過氣溫、降雨量以及生物的繁殖狀況而表現的。在溫暖和潮溼的環境下，氣溫高，降雨量大，植物茂密，微生物活躍，化學風化作用速度快而充分，岩石的分解向縱深發展可形成巨厚的風化層。在極地和沙漠地區，由於氣候乾冷，化學風化的作用不大，岩石易破碎為稜角狀的碎屑。最典型的例子，是將矗立於乾燥的埃及已35個世紀並儲存完好的克列奧帕特拉花崗岩尖柱塔，搬移到空氣汙染嚴重的紐約城中心公園之後，僅過了75年就已面目全非。 地勢的高度影響到氣候：中低緯度的高山區山麓與山頂的溫度、氣候差別很大，其生物介面貌顯著不同。因而風化作用也存在顯著的差別。地勢的起伏程度對於風化作用也具普遍意義：地勢起伏大的山區，風化產物易被外力剝蝕而使基岩裸露，加速風化。山坡的方向涉及到氣候和日照強度，如山體的向陽坡日照強，雨水多，而山體的背陽坡可能常年冰雪不化，顯然岩石的風化特點差別較大。 剝蝕與風化作用在大自然中相輔相成，只有當岩石被風化後，才易被剝蝕。而當岩石被剝蝕後，才能露出新鮮的岩石，使之繼續風化。風化產物的搬運是剝蝕作用的主要體現。當岩屑隨著搬運介質，如風或水等流動時，會對地表、河床及湖岸帶產生侵蝕。這樣也就產生更多的碎屑，為沉積作用提供了物質條件。 ......
岩石在太陽輻射、大氣、水和生物作用下出現破碎、疏鬆及礦物成分次生變化的現象。導致上述現象的作用稱風化作用。 外能是地球外部來源的能量，主要有太陽輻射能、日月引力能、重力能。外動力地質作用的範圍只限於地表表層幾米至幾公里深度以內。包括風化作用、水流、冰川等外表的地質作用。 礦物、岩石形成時有一定的物理、化學條件，通常是地下高溫高壓條件。當它們露出地表後，改變了物理、化學條件時，岩石、礦物穩定性將要受到破壞。岩石可以破碎，也可以化學分解，或形成新的礦物。 風化作用：由於溫度的變化、大氣(氧氣)、水溶液以及生物的作用，使地表岩石或礦物在原地發生物理、化學變化的過程叫風化作用。它發生以後，原來高溫高壓下形成的礦物被破壞，形成一些在常溫常壓下較穩定的新礦物，構成陸殼表層風化層，風化層之下的完整的岩石稱為基岩，露出地表的基岩稱為露頭。 第一節 風化作用的型別 一、機械風化作用 岩石和礦物發生機械破碎而不改變其化學成分的風化作用，稱為機械風化作用，它是由於溫度變化及岩石空隙中水和鹽分的物態變化引起的，作用方式主要有： 1. 岩石的熱脹冷縮 溫度晝夜變化、季節變化。日變化影響最大，內陸乾旱沙漠地區，晝夜溫差變化、物理風化最強烈。如西北沙漠地區，白天47℃，晚上-3 ℃，相差50 ℃. (1)不同礦物脹縮係數不一，相互脫落。 (2)表裡不一。白天，表面受曬膨脹，晚上，表面冷縮，內部受熱開始脹。 2. 岩石空隙中水和鹽分的物態的變化 結冰體積膨脹，對周圍岩石產生擠壓力，擴大孔隙，冰劈作用。鹽結晶時體積膨脹。 機械風化作用可以形成倒石錐地貌。 二、化學風化作用 氧、水溶液不僅使地表附近的岩石發生破碎，而且使它們的化學成分發生改變，這就是化學風化作用。透過化學反應，使那些在地表條件下不穩定的礦物變成另一種新的礦物(它適應地表環境)。 進行方式： 1. 氧化作用 空氣中1/5氧 黃鐵礦FeS2(++)氧化成褐鐵礦Fe2O3.H2O(3+)，由銅黃色變為褐紅色，顏色變深，結構變疏鬆。在地表稱鐵帽，地下連著礦床。 2. 溶解作用 任何礦物都溶於水，只是溶解度有大有小。 CaCO3+CO2+H2O-->Ca(HCO3)2 方解石 (重碳酸鈣) 3. 水解作用 水和礦物相結合的一種化學反應。正長石+H2O-->高嶺石+。. 4. 水合作用 有些礦物吸引一定數量的水。石膏+H2O-->硬石膏 經過徹底的化學風化作用，一切活潑的元素均從礦物中風化出來並隨水流失，只有性質穩定的元素舅Fe，Mn，Al，Ni等才殘留原地，如果這些元素富集到具有工業價值時，就成為殘餘礦床。 三、生物風化作用 生物的生命活動過程和屍體腐爛分解過程對岩石的破壞作用有機械和化學兩種方式： 1. 生物的機械風化作用 植物根對岩石的破壞，蚯蚓等鑽洞，人類活動如挖洞、採礦等對岩石進行破碎。 2. 生物的化學風化作用 生物死亡後，腐爛分解形成一種腐植質(膠狀的物質)，是一種有機酸，對岩石起腐蝕作用. 地殼表層岩石經機械破碎，化學風化後形成的鬆散物，再經過生物的化學風化作用，增加了有機物質---腐殖質，這種具有腐殖質、礦物質、水和空氣的鬆散物質叫做土壤。 第二節 影響風化作用的因素 風化作用的速度主要取決於自然地理條件和組成岩石的礦物性質。 一、氣候條件 氣候寒冷或乾燥地區，生物稀少，寒冷地區降水以固態形式為主，乾旱區降水很少。以物理風化作用為主，化學和生物風化為次。岩石破碎，但很少有化學風化形成的粘土礦物，以生物風化為主形成的土壤也很薄。 氣候潮溼炎熱地區，降水量大，生物繁茂，生物的新陳代謝和屍體分解過程產生的大量有機酸，具有較強的腐蝕能力，故化學風化和生物風化都十分強烈，形成大量粘土，在有利的條件下可形成殘積礦床。可形成較厚的土壤層。 二、地形條件 地形影響氣候，間接影響風化作用；另一方面，陡坡上，地下水位低，生物較少，以物理風化為主. 地勢平坦，受生物影響較大，化學風化作用為主。 三、岩石性質 1. 成分 (1)岩漿岩比變質岩和沉積岩易於風化。岩漿形成於高溫高壓，礦物質種類多(內部礦物抗風化能力差異大). (2) 岩漿岩中基性巖比酸性巖易於風化，基性巖中暗色礦物較多，顏色深，易於吸熱、散熱. (3) 沉積岩易溶岩石(如石膏、碳酸鹽類等岩石)比其它沉積岩易於風化. 差異風化：在相同的條件下，不同礦物組成的巖塊由於風化速度不等，岩石表面凹凸不平； 或由不同巖性組成的岩層，抗風化能力弱的岩層形成相互平行的溝槽，砂岩、頁岩互層，頁岩呈溝槽。透過差異風化，我們可以確定岩層產狀。 2. 岩石的結構構造 (1) 岩石結構較疏鬆的易於風化； (2) 不等粒易於風化，粒度粗者較細者易於風化； (3) 構造破碎帶易於風化，往往形成窪地或溝谷。 球形風化： 在節理髮育的厚層砂岩或塊狀岩漿岩中，岩石常被風化成球形或橢圓形，這種現象叫做球形風化，它是物理風化為和化學風化聯合作用的結果。 球形風化的主要條件有：(1)岩石具厚層或塊狀構造；(2) 發育幾組交叉裂隙；(3)岩石難於溶解；(4)岩石主要為等粒結構。 被三組以上裂隙切割出來的巖塊，外部稜角明顯，在風化作用過程中，稜角首先被風化，最後成球狀。 第三節 風化殼及其研究意義 1. 岩石經風化後部分易熔物質被水帶走流失，餘下的碎屑岩和化學風化中形成的一些新礦物便殘留原地，這些殘留在原地的風化產物稱殘積物. 殘積物的礦物組成、化學成分、顏色與下伏地層(原巖)有一定的關係，它們常具有稜角，無分選性，無層理，向下逐漸過渡到基岩，在存在生物活動物的地區，殘積物頂部發育成土壤. 風化殼： 殘積物和土壤在大陸地殼表層構成一層不連續的薄殼，稱之為風化殼. 2. 風化殼可由一層殘積物組成，也可由幾層風化分解程度不同的殘積物組成，而且層與層之間常逐漸過渡而無明顯分界線。由於風化作用以地表最強烈，並向深處減弱， 故具垂直分帶。一個完整的風化殼在剖面上，從下往上可分為以下幾層： 層1： 未經風化的基岩. 層2： 半風化層，岩石機械破碎成碎塊. 層3： 殘積層，物理和化學風化，由下而上，風化程度由淺至深，碎屑顆粒由大變小. 層4： 土壤層，經受長期物理風化、化學風化和生物風化作用，形成土壤。在沒有生物風化作用的地區土壤層缺失. 3. 風化殼的厚度和成分因地而異，一般潮溼炎熱氣候區，風化殼厚度大，並有可能形成Fe，Mn，Al，Ni等殘積礦床(風化殼型礦床)，乾旱地區風化殼薄，常僅數十釐米且結構簡單。 古風化殼：風化殼若為後來沉積物所覆蓋，則稱為古風化殼。 4. 風化殼的研究意義 (1) 地殼運動與古地理：長期穩定或隆起，風化殼得以充分發育，古風化殼代表古代沉積間斷，發育構造運動. (2) 古地理：陸地，不同氣候條件，風殼物徵不一. (3) 礦產： 殘餘型礦床，殘積砂礦床(金、金剛石). (4) 工程建設：對近代埋藏的風化殼應慎重對待。某水庫工程對風化殼厚度估計不夠，蓄水後壩下滲漏嚴重。 再談風化作用 岩石在太陽輻射、大氣、水和生物作用下出現破碎、疏鬆及礦物成分次生變化的現象。導致上述現象的作用稱風化作用。 大約在200年前，人們可能認為高山、湖泊和沙漠都是地球上永恆不變的特徵。可現在我們已經知道高山最終將被風化和剝蝕為平地，湖泊終將被沉積物和植被填滿，沙漠會隨著氣候的變化而行蹤不定。地球上的物質永無止境地運動著。暴露在地殼表面的大部分岩石都處在與其形成時不同的物理化學條件下，而且地表富含氧氣、二氧化碳和水，因而岩石極易發生變化和破壞。表現為整塊的岩石變為碎塊，或其成分發生變化，最終使堅硬的岩石變成鬆散的碎屑和土壤。礦物和岩石在地表條件下發生的機械碎裂和化學分解過程稱為風化。由於風、水流及冰川等動力將風化作用的產物搬離原地的作用過程叫做剝蝕 地表岩石在原地發生機械破碎而不改變其化學成分也不新礦物的作用稱物理風化作用。如礦物岩石的熱脹冷縮、冰劈作用、層裂和鹽分結晶等作用均可使岩石由大塊變成小塊以至完全碎裂。化學風化作用是指地表岩石受到水、氧氣和二氧化碳的作用而發生化學成分和礦物成分變化，併產生新礦物的作用。主要透過溶解作用水化作用水解作用碳酸化作用和氧化作用等式進行。 雖然所有的岩石都會風化，但並不是都按同一條路徑或同一個速率發生變化。經過長年累月對不同條件下風化岩石的觀察，我們知道岩石特徵、氣候和地形條件是控制岩石風化的主要因素。不同的岩石具有不同的礦物組成和結構構造，不同礦物的溶解性差異很大。節理、層理和孔隙的分佈狀況和礦物的粒度，又決定了岩石的易碎性和表面積。風化速率的差異，可以從不同岩石型別的石碑上表現出來。如花崗岩石碑，其成分主要是矽酸鹽礦物。這種石碑就能很好地抵禦化學風化。而大理岩石碑則明顯地容易遭受風化。 氣候因素主要是透過氣溫、降雨量以及生物的繁殖狀況而表現的。在溫暖和潮溼的環境下，氣溫高，降雨量大，植物茂密，微生物活躍，化學風化作用速度快而充分，岩石的分解向縱深發展可形成巨厚的風化層。在極地和沙漠地區，由於氣候乾冷，化學風化的作用不大，岩石易破碎為稜角狀的碎屑。最典型的例子，是將矗立於乾燥的埃及已35個世紀並儲存完好的克列奧帕特拉花崗岩尖柱塔，搬移到空氣汙染嚴重的紐約城中心公園之後，僅過了75年就已面目全非。 地勢的高度影響到氣候：中低緯度的高山區山麓與山頂的溫度、氣候差別很大，其生物介面貌顯著不同。因而風化作用也存在顯著的差別。地勢的起伏程度對於風化作用也具普遍意義：地勢起伏大的山區，風化產物易被外力剝蝕而使基岩裸露，加速風化。山坡的方向涉及到氣候和日照強度，如山體的向陽坡日照強，雨水多，而山體的背陽坡可能常年冰雪不化，顯然岩石的風化特點差別較大。 剝蝕與風化作用在大自然中相輔相成，只有當岩石被風化後，才易被剝蝕。而當岩石被剝蝕後，才能露出新鮮的岩石，使之繼續風化。風化產物的搬運是剝蝕作用的主要體現。當岩屑隨著搬運介質，如風或水等流動時，會對地表、河床及湖岸帶產生侵蝕。這樣也就產生更多的碎屑，為沉積作用提供了物質條件。 ......