风化作用讲解

自然地质作用教学要求：

1、掌握河流地质作用及河流冲积特征

2、了解风化作用的类型与岩体风化的分级

3、熟悉影响斜坡稳定的主要因素及不稳定斜坡的防治措施

风化作用掌握风化作用的概念、了解风化作用的类型、掌握岩石风化层的主要地质特征与分类地表或接近地表的岩石在大气、水和生物活动等因素的影响下，使岩石矿物成分、结构、构造发生一系列变化的作用称风化作用。风化作用又能使岩石产生裂隙，破坏了岩石的完整性，影响斜坡和地基的稳定。同时也形成了独特的地貌景观。一、风化作用的类型1、物理风化作用由于温度的变化，岩石孔隙、裂隙中水的冻融或盐类物质的结晶膨胀等作用，使岩石发生机械破碎的作用，称物理风化作用。（1）温度变化（2）水的冻结和融化（3）盐的结晶和潮解（4）岩石释重

温度作用引起的岩石崩解过程示意

山体表面岩石的崩解碎裂

冰晶体对岩石的劈裂破坏示意2、化学风化作用化学风化作用指岩石在水和各种水溶液的作用下所引起的破坏作用这种作用不仅使岩石破碎，更重要的是使岩石成分发生变化，形成新矿物。

（1）溶解作用溶解作用是指水直接溶解岩石矿物的作用。易溶卤化盐类、中溶硫酸盐类、难溶碳酸盐类（2）氧化作用氧化作用是氧和水的联合作用，对氧化亚铁、硫化物、碳酸盐类矿物表现比较突出例如：2FeS2+7O2+2H2O-----2FeSO4+2H2SO4(黄铁矿)（硫酸亚铁）黄铁矿风化后生成的硫酸对混凝土会起破坏作用。

（3）水化作用

水化作用是水进入到矿物的晶格当中称为结晶水。这种作用可使岩石因体积膨胀而致破坏。例如：

CaSO4+2H2O---------CaSO4·2H2O(硬石膏)（石膏）（4）水解作用水解作用是指矿物与水的H+和OH-1起化学作用形成新的化合物。例如：4K(AlSi3O8)+6H2O-----4KOH+Al4(Si4O10)(OH)8+8SiO2(正长石)（高岭石）（硅胶）水解作用会使岩石成分发生改变,结构破坏,从而降低岩石的强度（5）碳酸化作用水中H2O、CO2参加的作用。例如：CaCO3+H2O+CO2-------Ca(HCO3)2

（碳酸钙）（重碳酸钙）3、生物风化作用生物风化作用是指岩石由生物活动所引起的破坏作用。这种破坏作用包括生物物理风化作用：机械的（如植物根系在岩石裂隙中生长）生物化学风化作用：（如生物的新陈代谢中析出的有机酸对岩石产生的腐蚀、溶解）。此外，人类的工程活动也对岩石风化产生一定的影响。二、影响岩石风化的因素（一）岩性相对稳定性造岩矿物极稳定石英稳定白云母、正长石、斜长石不太稳定角闪石、辉石不稳定黑云母、橄榄石、方解石、白云石、石膏、各种粘土矿物1.矿物成分各种造岩矿物对风化作用的抵抗能力是不相同的，主要取决于矿物的晶格稳定性.矿物在风化中的稳定性由大到小的顺序是：氧化物>硅酸盐>碳酸盐和硫化物。岩浆岩抗风化能力由大到小的顺序为：酸性岩（花岗岩）>中性岩（闪长岩、安山岩）>基性岩（玄武岩）>超基性岩（橄榄岩）；变质岩抗风化能力由大到小的顺序为：浅变质岩>中等变质岩>深变质岩；沉积岩中的页岩、泥岩的抗风化能力最差。2.结构及构造等粒结构岩石抗风化能力较强，而气孔状、杏仁状构造的岩石，与水分、空气接触面积大，容易进行风化；具有片理构造的片麻岩、片岩、板岩、千枚岩、页岩，水分和空气容易侵入片理裂隙中而加速其风化。3.节理岩石节理密集处，往往风化最剧烈，尤其是几组节理交汇地带，常会形成风化深槽。如背斜的核部和断层破碎带，裂隙较发育，风化深度一般较裂隙不发育的岩石要深。（二）气候气候是影响岩石风化的重要因素，包括温度、湿度、降水量、蒸发量和生物繁殖状况等因素。（三）地形地形可影响到风化作用的速度、深度、风化产物的厚度及分布情况。地形条件包括地势高度、地势起伏程度和山坡的方向。地势高度影响到气候，在同一地区，高山具有明显的气候分带，山顶气候寒冷，山麓气候炎热，其生物特征显著不同，因而风化作用的类型随高度而变化三、岩石风化层的垂直分带为了说明岩体的风化程度及其变化规律，正确评价风化岩石对水利工程建设的影响，就必须对岩体按风化程度进行分级。分级的依据主要是：新鲜岩石和风化岩石的相对比例、褪色度、分解和崩解的程度，矿物蚀变及其次生矿物，间接指标如锤击反应、波速变化等情况。

《水利水电工程地质勘察规范》（GB50287-99）将岩石按风化程度分为全风化、强风化、弱风化、微风化和新鲜岩石五个等级。风化带主要地质特征风化岩纵波速与新鲜岩波速比全风化全部变色，光泽消失；岩石的组织结构完全破坏，已崩解成松散的土状或砂状，有很大的体积变化，但未松动，仍残留有原始结构特征；除石英颗粒外，其余矿物大部分风化蚀变为次生矿物；锤击有松软感，有凹坑，矿物手可捏碎，用镐可以挖动；<0.4强风化大部分变色，只有局部岩块保持原有颜色；岩石的组织结构大部分破坏，小部分岩石以分解或崩解成土，风化裂隙发育，有时含有大量次生夹泥；除石英颗粒外，长石、云母已风化蚀变；锤击哑声，岩石大部分变酥，易碎，用镐可以挖动，坚硬部分需爆破；0.4~0.6弱风化岩石表面或裂隙面大部分变色，但断口保持新鲜岩石色泽；岩石原始组织结构清楚完整，但风化裂隙发育，裂隙壁风化剧烈；沿裂隙铁镁矿物氧化锈蚀，长石变得浑浊、模糊不清；锤击哑声，开挖需爆破；0.6~0.8微风化岩石表面或裂隙面有轻微褪色；岩石组织结构无变化，保持完整组织结构；大部分裂隙闭合，仅沿大裂隙有风化蚀变现象；锤击发音声脆，开挖需用爆破；0.8~1.0岩土工程勘察规范风化带划分四、残积物地表岩石经过长期风化作用后残留在原地，这种物质称为残积物（土），这种土层称为残积层。残积物是一种重要的第四纪松散沉积物，用Qel表示。残积物向上过渡为土壤层，向下逐渐过渡为风化岩石。土壤层、残积物和风化岩层形成完整的风化壳。残积物不具层理，碎屑物质大小不均匀，棱角分明，无分选，粒度成分受气候条件和母岩岩性控制。红土化作用形成红粘土差异性风化形成的丹霞地貌。红黏土风