Question

影响风化作用的因素

Answer 1

（一）岩石和构造

岩石特征明显地控制着风化作用的发生和发展。例如，块状、组构坚硬的岩石与薄层、松软的岩石，透水的与几乎不透水的岩石之间的风化作用强度和程度是不同的。

岩石的矿物学也是控制风化作用的一个要素。岩石的化学成分当然是重要的；两个较不重要的矿物学因素也影响着风化作用。其中之一是粒度，另一个是岩石中矿物的结晶度或结晶的量。例如，同一成分不同结构类型的花岗岩，抗风化作用能力也不相同。在潮湿热带气候区，粗粒斑状花岗岩的抗风化能力极小；粗粒花岗岩则较强；中粒、细粒花岗岩和花岗斑岩脉的抗风能力最强。黑耀岩、玄武玻璃和非晶质石英（燧石和石髓）较之晶质石英易溶于水。

每一种岩石经受风化作用后所产生的残积物及其对地形的影响，都具有自己的特点。例如，石灰岩风化后常常产生黄色或红色的淋滤残积物，石灰岩表面平滑或具有溶解的斑点。页岩在风化后多呈鳞片状，并破碎成为碎屑或形成细粒粘土质残积物，其地形平滑低缓。花岗岩在干旱条件下风化后成为巨大破碎岩块或砂质残积物，地形高耸险峻；在温湿条件下，形成粘土或高岭土质残积物，地形平缓而圆滑。岩石的这些风化产物和对地形影响的特点，对于地质测量、找矿和水文、工程的地质勘察，都是非常有用的。

地质构造，特别是节理和裂隙，在相当大的程度上影响着风化作用的程度。节理和裂隙（包括解理、空隙、层面、节理、断层等）的存在，减小了岩石抗风化作用的强度，增大了岩石与空气、水和生物作用的表面面积。即使是同一类型的岩石，由于裂隙发育的程度不同，风化作用的程度也会有很大的差别。例如，在一个地区内的岩石矿物成分比较均一的花岗岩中，由于各部分的裂隙发育程度不同，风化作用所产生的残积物及其对地形的影响，是有很大差别的。此外，作为空气和水循环通道的裂隙发展的深度，决定着水和空气可能到达的深度，并从而决定着风化作用的深度和残积物的厚度。

（二）气候影响

气候是影响风化作用的重要因素。包括温度、湿度、季节变化等方面的影响，它影响着该地区的风化作用类型和强度。

前苏联地质学家斯特洛霍夫1967年提出了一个子午线方向的地球风化层剖面（图2-1），它反映了风化作用类型和残积物的气候分带。由极区向赤道方向去，风化作用类型、风化深度、残积物类型，都随气候带而按顺序变化。

在极区和亚极区的近地表，机械风化作用使岩石破碎，但岩石的化学成分变化不大，几乎没有生物风化作用。

图2-1　风化作用的深度、类型及其与纬度的关系

在干旱地带内，热涨冷缩的机械风化作用盛行。蒸发作用抽取含盐的地下水至地表层，在那里，盐类沉淀下来，产生盐渍风化作用。

在季节性冻结—融解的潮湿气候区，寒冷气候使微生物和植物死亡后的残骸不能很快矿化而堆积于残积物中，形成富含腐殖质的土壤。雨水和雪水穿透腐殖质，收集有机化合物和CO₂，在下伏矿物中产生生物矿化作用和水解金属阳离子，富SiO₂的粘土被残留下来。铁的氧化物和粘土矿物由地表面冲刷下来，堆积于土壤的上部。化学风化作用穿透地表以下岩层的深度虽不大（仅数米），但机械风化作用，所可能波及的深度却较大。土壤中的粘土矿物阻碍着水自由地穿透地面并有利于地表泾流的发生。其地形常是由土爬和河流剥蚀作用形成的一种宽平舒缓被残积物和土壤覆盖的地形。地形的顶部，残积物和土壤层一般不厚或基岩裸露。

在热带，化学风化作用强烈风化带深度可达100m以上，残积物的厚度可以很大。残积物的发育，部分地是由于温度较高，但更主要的是由于降水量大，特别是在裂隙和空隙发育的岩石中，风化带的厚度可以很大。虽然热带多雨森林产生大量生物残骸，但因为腐植质快速被细菌和微生物等的生物风化作用所破坏，因而很少堆积于残积物中。由于热带化学风化作用剧烈，以致有些稳定残留物，如粘土矿物也可被分解。

溶滤走的SiO₂由于水解作用而呈硅酸出现于溶液中。溶滤SiO₂的实际状态尚不清楚。有些可能是胶状；在有季节性干旱的地区，SiO₂可沉淀形成结核、壳层、石髓和蛋白石层。铝的氢氧残留物——水铝矿，是难溶性物质，可缓慢再结晶：

2A（OH）₃→Al₂O₃·3H₂O

水铝矿富集于细粒残积物中，形成铝矾土。铝矾土富集形成铝矿床。

在多雨的湿热森林地带周围的热带草原地区的气候可分为湿季和旱季。在湿季，日照剧烈，洪水泛滥。但一年内一半左右的旱季。在潮湿季节内，风化作用的深度大。这种地区的旱季（有的在半年左右）可促进不可逆的氧化作用，产生铝和铁的氢氧化物，形成块状红土壳，并可以形成帽状岩。帽状岩对地形影响颇大。在某些地区内，这种壳叫做土甲（Soil armor）或铁板（ferricrete）。

热带气候的特点是温度高、降雨量大、地表和空气湿度大、地表水和地下水充沛、生物繁茂。这些条件有利于化学风化作用和生物风化作用。热带风化作用进行于各种地形表面的岩石中。在一些裂隙、孔隙发育和易溶的岩石内，风化作用尤为剧烈并且可以达到很大的深度。热带风化作用使大量矿物蜕变，产生风化程度很深的残积物；在一些地区（裂隙发育地区）内，残积物的厚度可以很大。热带残积物内含有重要矿物资源，诸如铝矾土、红土等等。

（三）地形和新构造运动

地形和新构造运动决定着剥蚀作用和堆积作用的强度。一般在正地形和新构造运动上升地区，剥蚀作用强烈，堆积作用微弱或不存在；反之，在负地形和新构造运动下降地区，堆积作用盛行，剥蚀作用微弱或不存在。在剥蚀作用强烈的地区，虽有风化作用，但风化矿物不易保留，不能形成厚的残积层和风化壳。在堆积作用盛行的地区，地表连续接受堆积物，也不能形成残积层和风化壳。在新构造运动较稳定的准平原、高原和停止堆积的平原地区，以及平缓的丘陵和谷间地带，由于地形平坦，残积物形成之后，既不能很快被搬运，又不会很快被埋藏，是风化壳形成和发育的有利地区。

（四）生物的作用

地表在生物作用下常形成有机酸。有机酸可使风化壳中的元素分散和集中，对岩石有很大的破坏作用。有机质分解出来的气体物质——氧、氮及碳酸气等，都是促进风化作用的重要因素。微生物，特别是细菌，能促进地表氮、硫、磷、铁及其它元素的循环，对风化壳的形成和发育起着极大的作用。

（五）时间

时间，也是影响风化作用的一个极为重要的因素。进行风化作用的时间越长，风化壳的发育也就越充分。