《地质地貌学》长安大学地质工程系第一节的类型及影响

《地质地貌学》长安大学地质工程系第一节风化作用的类型第二节影响风化作用强度的因素第三节主要矿物和岩石的风化第四节风化壳所谓风化作用，就是岩石在地表常温常压下，遭受大气、水、水溶液及生物的破坏作用，使坚硬的岩石变成疏松堆积物的过程。岩石的风化作用按作用因素与作用性质的不同，可分为物理风化、化学风化与生物风化三大类，事实上这三者常是联合进行与相互助长的，划分只是为了讨论的方便。物理风化是指岩石在外力影响下，机械地分裂成碎屑，只改变大小与外形，而不改变成分的过程。产生物理风化的原因以地球表面温度的变化为主，所以物理风化大都属于热力学的风化。此外，岩石空隙中水的冻结与融化，岩石空隙中盐的结晶胀裂，均会促使岩石破碎。化学风化作用是指岩石在地表与水、氧气、二氧化碳和生物分解的气体及有机质等长期接触，在原地逐渐发生化学反应而分解，不但改变其物理状态，而且改变了化学成分的作用。（1）溶解作用。水是一种天然的溶剂，矿物镕于水的过程就是溶解作用。自然界中易溶于水的矿物有卤化物、硫酸盐和碳酸盐类矿物等。矿物溶解度的大小除决定于本身的性质外，尚与温度、压力和水溶液的性质等条件有关。当水中含有CO时，可加速石灰岩（方解石组成的岩石）的溶解过程。 #

反应式如下：（2）水化作用。有些矿物与水作用时，能够吸取水分作为自己的组成部分，形成新矿物，称为水化作用。例如，硬石膏水化作用后形成石膏。（3）水解作用。水具有微弱的离解性质，即一部分水可离解成为含有活泼的H离子的溶液。矿物溶于水后，也出现离解现象，这些离解物质与水中的H离子互相作用形成新的化合物，这叫水解作用。（4）氧化作用。空气中的氧在有水的情况下，氧化力很强，岩浆中的铁多为低价铁，可被氧化为高价铁，从而使结晶格架破坏，例如：生物及其生命活动对岩石、矿物产生的破坏作用称为生物风化，实际上也表现为物理与化学两种形式。生物的物理风化方面，如树根在岩隙中长大，穴居动物的挖掘等，都引起岩石的崩解和破碎。岩石的矿物成分单一的，受热后差异膨胀较小，因而较能抵抗风化。面矿物成分复杂的岩石，因各矿物的抗风化强弱不一，部分矿物先行风化，就会促使岩石崩解。岩石由于矿物成分不同，颜色也不同，通常深色的矿物吸热多且快，比浅色矿物容易风化。（2）岩石的结构。矿物颗粒细小已呈等粒状结构的岩石，比粗粒状的和斑状的岩石抵抗物理风化的能力较强，因为前者在温度变化时产生不均匀的膨胀较少‘坚硬致密的岩石，抵抗风化的能力较强，而疏松多孔的岩石与水分、空气接触的面积大，容易进行化学风化。

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一般说，较坚硬的砂岩、板岩与石英岩等，它们的风化作用是以物理崩解为主，但崩解并不彻底，因此，在地表上常产生大量的碎石缺。（3）岩石的构造。岩石有层理或片理裂隙的易被水分空气侵人而引起风化，某些岩石常有节理或处于断裂带的，也常常风化比较剧烈。某些相当坚硬的岩石，由于有垂直节理，可以形成陡峻的崖壁，壁下则堆积着许多风化破碎物质，野外常见到地层交接的地方或沿着断层线都会形成沟谷，就是这部分的岩石易受风化而被蚀去所致。（1）极地气候区。由于温度低，所以因水的冻结融化而产生的物理风化作用强烈学风化微弱，风化产物中粘土很少。（2）沙漠干旱气候区。物理风化为主，以温度变化的作用占优势。（3）温带湿润气候区。温和多雨，植物生长茂盛，所以化学风化和生物风化占重要地位，水的冻结与温度变化作用都较次要。（4）热带湿润气候区。温度较高，雨量丰富，化学风化和生物风化特别强烈而迅速。坡地或陡崖地段，表面风化产生的岩屑不断下坠，使新鲜岩石不断向外暴露，风化的速率便比山麓快。如地表有植被掩盖，则温度变化小，物理风化较弱，但由于水分及生物作用的加强，对化学风化又有一定的促进。此外由于地形与植被不同所引起小范围气候的差异，对风化也有影响。

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例如山南与山北、岗地与洼地、林下与秃山等的风化都有明显的差别。各类矿物在水中的溶解度不同，经水的作用后，风化快慢有显著差别化物类＞硫酸盐类＞碳酸盐类＞磷酸盐类＞硅酸盐类。在常见的硅酸盐矿物中，风化难易的次序是橄揽石＞辉石＞角闪石＞黑云母＞滑石＞蛇纹石＞绿帘石＞斜长石＞正长石＞白云母＞石英。（1）石英。由于硬度高，溶解度小，石英在常温条件下进行水化或与其他物质结合都很困难，所以不易风化，成为地面最稳定的矿物。因此在野外常可见到石英脉或石英块突露于岩体的表面、同时在碎屑沉积岩中大部分为石英颗粒所组成。（2）长石类。长石的硬度高，颜色浅，接受物理风化较难，但受化学风化作用远较石英容易。各类长石（包括钾长石、钠长石及钙长石等）受二氧化碳及水的作用后，都会起高岭石化作用，风化的产物是高岭石为主的粘土，还有胶状氧化硅与碳酸盐，而后者多半被流水带走，有时也可以沉淀在附近岩石的裂隙中。在无碳酸盐岩体上，以及湿热条件下，有时因地下水产生还原性条件和有机酸的积累，使水的PH值降低，长石将强烈风化，形成大量高岭石组成的漂白岩体，称为“潜育高岭化”。我国南方土层深处或山蓖边缘地方常有这种漂白岩体分布。在长石类中，因为结晶格架与离子种类的差异，斜长石较正长石更易风化，在风化产物上，斜长石除形成高岭石外，还常形成蒙脱石与埃洛石等矿物。 #

（3）云母类。黑云母较白云母易于风化，在化学风化过程中，黑云母常被分解，以致游离的盐基随水流失，本身发生水化，失去原有的弹性与光泽，当进一步分解时，可成为铁的氧化物或氢氧化物以及粘土矿物等。反应如下：（4）铁镁矿物。由于颜色深，又含有亚铁成分，铁镁矿物易起化学风化，留下孔隙或风化痕迹。含铁、镁的硅酸盐矿物，例如普通角闪石与辉石等，风化后，铁、镁游离，形成氧化铁与氧化镁等化合物，其他部分则形成蛋白石与埃洛石等较稳定的矿物。（5）碳酸盐。在常见的造岩矿物中，碳酸盐是最易溶解和随水移动的一种，尤其在生物活动繁盛、水中含CO较多的地方。同时由于流动的碳酸盐溶液在环境改变时，CO析出，碳酸盐溶液也很容易再沉淀。所以很多岩石的裂隙、节理及火山岩的气孔里，常可见到碳酸盐的充填。（6）硫化物。硫化物也是较易风化的矿物，一般通过氧化作用形成硫酸及硫酸盐。硫化物风化的最大特点是使附近的水及部分风化物变成强酸性，pH值可以降至1~2，这一作用常是通过硫化细菌来完成的。在强酸性的环境下，二价铁是稳定的，但当溶解的二价铁在水面上接触空气氧化时，就成为Fe(OH)，这就是水面上常见的红棕色胶膜，有时也可进一步变为胶状沉淀．并使风化物呈现锈色斑点。

大量硫化物的风化会对附近农田造成强酸性的危害。（1）花岗岩。在植物覆被差，物理风化为主的情况下，花岗岩最易发生崩解的粒状结构及矿物成分复杂有关。花岗岩内含石英及长石等抗风化力强的矿物多化后性质变化不很显著，只是崩解为散碎的砂粒。在湿热的气候条件下，花岗岩中石英保留为粗的砂粒，而长石等则经化学风化而成为粘粒，会形成砂中带粘土的风化物，这种风化物的质地对农耕来说，还是比较适合的。花岗岩形成的土壤，层次多半深厚，又有长石风化后供给的钾素，稍加培育后，肥力尚佳。但在沙性土壤遭受侵蚀的地方，便十分贫瘠。 花岗岩常有数组节理穿插，将岩体分割成块，风化作用多沿节理进行，使棱角与边缘先风化破碎， 留下球形的岩块，这种现象称做球状风化。 （2）玄武岩。深色，易于吸热，由于深色矿物易受化学风化，所以玄武岩容易风化．其风化产物质 地多枯细。但由于含不易风化的磁铁矿，所以其粘 重程度稍次于一般石灰岩的风化物。玄武岩上形成 的土壤，在南方常呈瞎棕或棕红色．含盐基丰富， 矿质营养较多。 柱状节理发育的玄武岩地区，如风化作用不十分强烈，常出现陡峭的山坡，但顶部仍甚平坦，也有些 地方形成微波起伏的台地或方山地形。 （3）页岩。

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多半硬度低，松软，风化迅速．形成的地形比较平缓，因而风化层比较深厚。风化物一般 质地粘重，矿质营养较丰富，保水力强，易形成比 较肥沃的土壤。 （4）砂岩。因为构成砂岩的矿物主要是石英，抗风化力强，所以砂岩的风化物与原来的岩石性质 比较接近，含砂旦较高，松散，易于透水。砂岩 的风化情况与胶结构的关系很大，泥质或碳酸钙 胶结的砂岩，风化快，能生成较厚的风化层次弱风化岩石图片， 松散面无大块。由硅质或铁质胶结的岩石，则风 化难，风化层薄，常有大岩块夹杂。 （5）石灰岩。其主要成分是碳酸钙，在湿润气候条件下，风化作用以溶解为主。风化产物多是质地粘细， 含钙质丰富，酸性较弱。地面的残积物层与下面基岩 之间，没有过渡的半风化层，界线十分清楚，经常是 基岩裸露，土层浅薄，植被不易生长。 石灰岩的风化难易与岩石的成分及构造有很大关系，例如硅质石灰岩风化难，泥质石灰岩风化较易；厚层 石灰岩风化难，而薄层石灰岩经构造破碎的，则风化 较快。 （6）石英岩。石英岩坚硬致密，风化最为困难，常会突起成为较高的山峰，风化时以机械破碎为主， 沿着节理形成陡峭的山坡。地面的大石块多，风化 层薄，含有大小不一的带棱碎石。 石英岩上形成的土壤含养分少，酸性强，质地粗，保蓄力不强，大多肥力不高。 #

（7）片岩。片岩质地不很坚硬，又易成片脱落，使风化作用容易进行，风化层次尚厚、一般风化 产物内部夹有岩石碎片、如岩石碎块过多、对农 作物生长不利。 岩石经过风化以后，部分物质随水溶解流失，部分物质变得疏松，残留于地表，叫做残积物。残积物 可以经搬运成为其他类型的堆积物。从整个岩石圈 来看，上层部分都是风化的残余物（包括就地堆积 的与经过搬运的），它们构成一层薄薄的外壳叫做 风化壳。 对于风化壳的上下部分，其岩石经受风化的程度是不同的，愈近地表，风化程 度众深。一般的残积风化壳自地表向下 进行分层。 第一层：风化强烈，多细小的矿物质，腐殖质多。 第三层：半风化岩石层，岩石的外貌尚可辨别，但已开始风化。 根据原苏联B．波雷诺夫提出的学说，风化壳在发展过程中，由于各元素的物理化学性质以及生物活动 选择吸收等原因，使各元素有下列迁移序列， 可见，由各元素的迁移能力相差悬殊，例如Cl、S的迁移速率是Ca、Mg、K、Na的20倍，是Fe、 A1、Ti的2000倍。自此也可见大陆低地及海洋 中．参加现代积盐的主要化合物必然是NaCl、 Na 等，因这些元素是最易从风化壳中淋失的。 根据上述迁移序列的分析，风化作用是按照下面几个阶段进行的： （1）机械破碎为主的碎屑阶段。 #

它是岩石风化的最初阶段，物理风化占优势，化学风化作用不明 显，只有最易淋失的氯和硫发生移动，风化完中 主要是粗大的碎屑，也年青的山区与常年积雪的 高山及两极地区，广泛分布着这种风化壳。 （2）钙淀积或饱和硅铝的阶段。所有的氯和硫都已从风化壳中淋失，钙、镁、钠、钾等大部分仍 保留在风化壳中，并且有一些钙在风化过程中游 离出来，成为碳酸钙，淀积在岩石碎屑的孔隙中。 风化壳呈碱性或中性反应。存在于这一风化壳中 的粘土矿物以蒙脱石及部分水云母为主。在气候 比较干旱的草原或荒漠地区，风化过程也常停留 在这一阶段，风化完的粘土矿物以水化度低的水 云母为主，其次为蒙脱石。我国新疆、内蒙等地 的灰钙土、摸钙土地区可作为代表。 （3）酸性硅铝阶段。风化壳遭到强烈的淋溶作用，在风化过程中分离出的钙、镁、钠、钾都受到淋失、 同时硅酸盐与铝硅酸盐中分离出来的硅酸也部分淋失。 风化壳呈酸性反应，颜色以棕或红棕色为主，存在于 这一风化壳中的粘土矿物以高岭石及埃浴石为土。这 一阶段的风化壳以我国秦岭、大巴山之间谷地及江淮 丘陵的黄棕壤为代表。 （4）铝的阶段。它是风化作用的最后阶段，风化壳受到相当彻底的分解与淋溶，粘土矿物也被破 坏。 #

淋失的不仅是盐基，而且也有硅酸盐中的全 部硅酸，残留的只是铁与铝的氧化物，形成鲜明 的红色。我国华南沿海的砖红壤地区可为这一阶 段的代表。 由此可见，自然界的风化作用是一个由浅入深的连续过程。在各地，由于风化条件的不同使风化 壳的发展处于不同的阶段。此外，从风化过程中 移出的化合物，在某种条件下，又可在某些风化 壳小累积，这样便形成了各种类型的风化壳。 在不同的风化阶段中，由于风化程度的不同，土壤里粘土矿物的变化有着明显的规律。我们可以 根据这一规律来大致判断风化作用的深度，并了 解各粘土矿物的发生变化与环境间的关系。 可见，在风化过程中，粘土矿物的演变有一定顺序，从左到右，风化程度由浅到深，矿物成分和结构由 复杂到简单。但也可发生逆反应。例如蒙脱石可复 钾而成水云母。上述风化顺序显然要受环境条件的 影响。例如，长石等矿物在多镁的条件下，可风化 成蒙脱石，但也可在湿热气候条件下，直接经强烈 风化而变成铁、铝氧化物。这样弱风化岩石图片，在不同条件，不 同的风化阶段中产生不同的粘土矿物，因而，在不 同的风化壳中便相应地有不同的粘土矿物。 三、影响风化壳形成的因素及风化壳的地理分布 （1）气候。温度与湿度均影响矿物的分解，水分的多少还直接决定从岩石内移出的元素是否向侧 移动或向下移失。 #

所以内陆与沿海、南方与北方 有不同类型的风化壳。在湿热的气候下，如地形 条件有利，风化完可深达数十米，沿着岩石裂隙 或破碎带，可深达数百米，但在干燥的气候下， 风化壳厚度常不超过数米。 （2）地形。地形部位高，物质易于淋失，风化壳向酸性方向发展较快，反之低洼地易接受白高处 流入的盐基物质、并接受坝积，风化完不易向酸 性方向发展。海拔高度七坡向等影响水热条件， 也关系到风化壳的发展，所以山脊与山脚、高山 与滨海都有不同的风化壳类型。一般说，平原或 波状起伏的地形和相对静止的构造状况是形成厚 层风化壳的有利条件。 （3）时间。风化壳的发育需要一定的时间，例如凡地面发育年龄愈久的地段，风化壳常也有较深 的发育程度，在构造运动中形成不久的地面，便 不可能出现发育度较深的风化壳。例如在非洲， 有一直末被第四纪冰川覆盖过的保罗纪的古老风 化壳，发育程度极深。我国境内的风化壳则以华 南红境地区的发育程序较深，这除了气候温暖潮 湿的因素以外，还因为华南的地面脱离第四纪则 rr影响的时间较早，风化完发育的时间较长。 由于影响风化壳发育的地形、气候等因素在地面上常做有规律的变化，所以风化壳的地理分布也 有一定的次序，例如从高山（风化较弱）到平原 （风化较强）；从高地（盐基易淋失）到洼地 （盐基易积聚）；从内陆（物理风化强，水的淋 洗少）到沿海（化学风化强，水的淋洗多）；从 南方（物质移动及矿物分解容易）到北方（物质 移动及矿物分解较难）等等，风化壳类型的变化 都有明显的规律。

5、影响风化壳形成的因素是什么?低面背景简约商务风 PPT模板 201 所涉及提供的PPT模板、PPT图片、PPT图表等PPT素材大多来自PPT设计大师（PPT原创作者个人）授权 发布作品、PPT设计公司免费作品、互联网免费共享 资源精选以及部分原创作品，分享给PPT爱好者交流 学习之用，我们并未授权您将这些PPT模板、素材、 图片用于任何商业及其他用途，如果要使用请联系原 作者并征求作者同意。 53 54 2011年1~5月份各类事故对比 月份 月份 安全、环保事故 安全、环保事故 生产事故 生产事故 未遂事故 未遂事故 事故总数 事故总数 事故总损失（元） 事故总损失（元） 一月 一月 33 22 11 66 39028 39028 二月 二月 33 22 11 66 7100 7100 三月 三月 11 44 77 12 12 10590 10590 四月 四月 22 11 66 99 4128 4128 五月 五月 44 44 11 11 19 19 30200 30200 合计 合计 13 13 13 13 26 26 52 52 91046 91046 分析说明： 1月TZB酯化岗位员工在分层提取时，未关闭通往排污池的排污阀，导致500L料液跑掉，直接经济损失30000元，占总损失77%。

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3月份TZB员工白班交接班不到位，导致在回收车间的回收酒精操作一晚无人管，致玻璃冷凝器次日破裂，冰盐损失16公分，乙醇损失500kg，直接经济损失6000元，占 总损失85%。 5月份回收车间员工烧伤（6222元）、仓储员工手压伤（3448元）、SBA车间员工脑部受伤（7330元），PLA跑料（5000元）、回收车间跑冰盐（5000元）、中试车间 跑冰盐（5000元）。 因员工操作马虎、工作不负责，造成的生产事故有因员工操作马虎、工作不负责，造成的生产事故有12 12起，直接损失 起，直接损失65200 65200元，占总损 失失72%72%。。 55 2011年国内事故摘录 1、2011年5月28日晚上9点31分，位于淄博市桓台县唐山镇境内的山东宝源化工股份 有限公司一车间发生爆燃事故，造成2人死亡，8人受伤。 2、2011年5月12日1时40分，位于山西运城市盐湖区龙居乡二十里店村的山西三维丰 海化工有限公司发生火灾并伴随小规模的爆炸。 3、2011年5月10日13时许，位于广州市黄埔区的中石化广州分公司203号汽油罐灌顶呼 吸阀着火爆炸。据介绍，爆炸事故是由气泄漏发生闪燃所致，导致7名施工人员受 伤，其中3人伤势严重。 #

4、2011年5月2日中午12时52分，位于浙江省衢州市的巨化集团北二道的锦纶厂发生火 灾，熊熊的火光借着风势蹿到空中达数十米之高。衢州消防支队接到报警后，立即 调集市区三个消防中队以及巨化集团专职消防队共13辆消防车100多名官兵展开灭 火战斗。 5、2011年4月13日22时12分，黑龙江省大庆市让胡路区喇嘛甸镇富鑫化工厂非法生产 偶氮二异丁腈过程中发生爆炸燃烧。现场作业人员共计14人，9人当场死亡（6男3 6、2011年4月12日凌晨5时47分，位于榆林锦界工业园区的神木化学工业公司一期20万吨甲醇装置因一处管线开裂，氢气泄露，引发闪爆并起火，事故未造成人员伤亡。 56 2011年国内事故摘录 2011年4月1日晚上20时35分，位于缙云县东渡镇的浙江宏威车业有限公司一车间发生一起爆炸事故，造成现场作业工人3人当场死亡，3人受伤。其中2名伤者 经医院抢救无效死亡，1人仍在救治中。 2011年3月31日下午17时，位于武汉市东西湖区京港澳高速往港澳方向1147公里处，一辆装载危险化学品的货车在等待加油时突发大火并爆炸，经过近一个半 小时的奋力扑救，消防官兵成功将大火扑灭并保住了邻近的加油站。 #

2011年3月17日12时40分，榆林市一化工厂工人在调试设备时，产生的电弧引发大火。事故造成1人当场死亡，4人不同程度烧伤。 10、2011年3月15日下午1时20分左右，位于嘉兴工业园区东区的东方化工厂发生火 灾事故，经市、区两级消防部门全力扑救，火势于当天下午2时20分被扑灭。该 起火灾未造成人员伤亡。 11、2011年2月27日11时，307国道汾阳仁岩村附近的一家汽修厂门口，一辆正在焊 接的油罐车突然发生爆炸，事故造成一人当场死亡，两人受重伤。 57 2011年国内事故摘录 12、2011年1月13日上午11时许，江苏盐城大丰港工业园区的一家化工企业发生爆炸 并引发火灾。经消防官兵2个多小时的奋战，大火最终被扑灭。 13、2011年1月12日17时，裕华区槐北路一在建楼盘的25楼腾起滚滚浓烟，起火原因 是焊工操作不慎将焊花溅到水泥保温层引起的。 14、2011年1月2日中午12时，邢台市开发区富强路一家板厂的锅炉发生爆炸，据传事 故造成两人重伤两人轻伤。事故原因一方面是锅炉质量有问题，验收部门走过 场，另一方面是员工操作不当，司炉工没有相应执照。 15、2010年12月30日上午10时10分，云南昆明一家生物化学制品厂发生爆炸。 #

截至目 前，事故已经造成5人遇难，另有8人受伤。 58 59EHS部 2011-6-1360 操作注意事项 工作中： 使用劳动保护用品和装备（如防毒口罩、防护眼镜、耐酸手套、通风设施等）。 在使用设备前，最好对所使用的设备进行一次试运行，以确认其性能良好。 61 结束语 对待事故应有的正确态度是： 第一，坚持“安全第一，预防为主”的方针。 第二，要有事故预案，并建立健全事故应急救援体系。 第三，对已发生的事故，要按照“四不放过”的原则，严

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