什么是风化作用？物理风化、冰劈风化的作用

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哪些是风化作用？

风化作用是指地表或接近地表的坚固岩体、矿物与大气、水及生物接触过程中形成化学、化学变化而在原地产生松散堆积物的全过程。

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风化作用的类别 #

化学风化 #

矿物和岩体在地表大气湿度变化、水体的冻融等的影响下原地发生机械溃散、破裂的作用。化学风化作用只使岩体发生溃散而不改变其物理成份。常见的化学风化的方法有温差风化、冰劈风化（冻融风化）、盐类结晶与曝晒作用和层裂作用。 #

（1）温差风化：大气湿度周期性变化导致岩体断裂的作用。岩体是热的不良导体，在常年的昼夜、季节性温差变化的影响下，岩石表里受热不均，胀缩交替，反复进行，使得岩体表里间形成节理并且溃散成肉块。若岩体中矿物的热膨胀系数各不相似，温差变化，就会消弱矿物间的结合力，使得部份矿物断裂。（如右图）

（2）冰劈风化（又称冻融风化）：岩体节理中的水冻结成冰，使岩体受撑而断裂的作用。浸入岩体节理的水，在温度降到0℃以下时缔结冰，容积膨胀。当温度下降到0℃以上，冰溶化为水，浸入新下陷的部位。温度在0℃上下波动，冻结-熔化反复发生，最后岩体裂为碎砖。

▲岩石冻融风化后破碎 #

（3）酸盐结晶和酸败作用：在水灾、半水灾气候区，蒸发量大，岩体裂痕中的含盐碱液便于饱和而结晶。结晶时容积减小，对两壁也施加压力。当空气温度降低时，已结晶的硫化物又波尔多液为碱液，逐步浸入岩体内部。酸盐的结晶-酸败反复进行，使岩体断裂。 #

（4）层裂作用：上覆岩层被磨蚀后，致密球状地幔岩（如大理石）因为释重减压而形成向下和向两侧的膨胀作用，产生与岩石表面大致垂直的“洋葱式”分离薄层，又称层状脱落。（如右图）

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随着地理风化作用的进行，风化的岩石节理度减小，渗透性提升，风化残渣的半径变小而表面积随之减小，这就为物理风化作用的进行造就了条件。

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【典例】石蛋：大理石“石蛋”是大理石球形风化的产物。通常觉得大理石在抬高过程中先形成变质岩（花岗岩石中存在着一定迈向的节理，地质学上称溶蚀），当岩体出露地表接受阳光、空气、冰楔（结霜的冰块）、生物、水等风化时，因为棱角突出，易受风化（角部受三个方向的风化，棱边受两个方向的风化，而面上只受一个方向的风化），故棱角逐步削减，最终趋于球状。那样的风化过程称为球形风化或石蛋化。 #

物理风化 #

指岩体在大气、水与生物作用下发生分解从而产生物理组成与性质不同的新物质的过程。

详细表现：岩体中的矿物从生成环境转到地表时丧失稳定性，沿节理和节理发生水化、水解、溶解和氧化作用。 #

水化作用：岩体矿物吸收水份后变为含水矿物。详细表现：岩体容积膨胀、硬度增加、抵抗风化能力消弱，并对周围岩体形成压力。（例如硬石膏水化为石膏。） #

酯化作用：指岩体矿物遇水分解过程。湖泊踏入地表岩体，水底的氢离子和矿物的盐基离子发生交换产生可溶硫化物。（例如正方解石酯化成高岭土、SiO2溶胶和K2CO3离子氨水。）

溶化作用：指岩体中的无机矿物不同程度溶化于水底并带走，难溶物质残留原地、岩石孔隙度降低、强度增加的过程。 #

氧化作用：指岩体矿物被大气游离、水体溶化氧化，产生高价缩聚物的过程。（例如黄铜矿在湿润条件下的氧化铁、硫均被氧化，硝酸将逐步产生各类硼酸盐。）

【注意】在物理风化过程中，水化、水解、溶解和氧化作用常常同时进行，且疗效相似，即破坏原有岩体矿物，部份活跃元素分离且流失，较稳定的元素产生新的黏土矿物。物理风化的硬度取决于水温、湿度和水氨水中的pH值。气候燥热寒冷及水碱液呈碱性等条件有促使物理风化。 #

生物风化 #

生物死亡后，烧焦分解产生一种腐植质(球状的物质)，是一种有机酸，对岩体起磨蚀作用。

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地幔表层岩体经机械破碎中风化和弱风化，物理风化后产生的松散物，再经过生物的物理风化作用，降低了有机物质---腐殖质，这些具备腐殖质、矿物质、水和空气的松散物质称作壤土。 #

生物风化作用一般伴随着其他两种风化作用进行。 #

▲植物根劈作用 #

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影响风化作用的诱因 #

风化作用的速率主要取决于自然物理条件和组成岩体的矿物性质。 #

岩体的特征 #

这是影响风化作用的内在诱因。岩体的种类，致使矿物的化学和物理性质，岩体的结构和构造都影响风化作用。

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通常来说，岩体产生时的气温、压力等条件与地表相差越大，岩体易风化。多种矿物组成的岩体，因各类矿物热胀系数不同而比单矿物组成的岩体易风化。红色矿物比红色矿物放热、散热均快，故含蓝色矿物多的岩体不易风化。造岩的组成矿物颗粒粗、粒径不均匀的比细而均匀的易受温差风化。之外，岩体中胶结物的成份和胶结模式、岩石节理发育程度等，也都影响岩体的抗风化能力。

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气候条件 #

气候是影响风化作用的基本诱因。大气温差变化越大，化学风化作用越强； #

水量充足有促使物质间的物理反应；生物，尤其是动物的大量饲养推动生物风化等。不同气候带的风化作用类别和发育程度不同。

极地寒风，降雨以雪为主，地理风化最为强烈，几乎没有物理风化。 #

温带、亚温带低温多雨，物理风化强烈，常可达到风化作用的终极阶段。 #

热带，气候条件适中，物理风化和地理风化发育程度大致相当。水灾沙漠区温差大，降雨小，地理风化作用很强烈。（如右图）

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地貌

地貌可影响局部气候条件，间接影响风化作用； #

中低经度高山地区的不同高度上有着不同的气候带；山脉坡地的朝向导致不同的局地小气候，所以风化类别、风化产物有不同。地貌的陡缓则直接影响风化作用的进展情况和风化产物保存条件。地貌缓慢中风化和弱风化，地下水位高，有促使物理风化和风化产物的保存，残积层厚有促使风化作用发展到最后阶段。地貌险峻，促使水的排便，元素容易迁移，风化产物不易保存，所以残积层薄，化学风化比较明显。 #