臨淄齊國故城

[拼音]：fenghua zuoyong

[外文]：weathering

礦物和岩石在地表條件下發生的機械碎裂和化學分解作用的總稱。簡稱風化。礦物和岩石多形成於地下不同深處，一旦暴露於或接近地表，就處於與原來全然不同的自然環境之中。風化作用實質只是礦物和岩石為適應地表環境而發生物理（機械）的和化學的變化的作用。由於風化，岩石碎塊、難溶物質殘留原地，可溶性物質隨地面水和地下水流走。殘留物質形成覆蓋地表的鬆散層，這有利於各種外營力的剝蝕和搬運作用。所以，風化作用可看作是外力地質作用的序幕。

風化作用的型別

風化作用包括3類:物理風化作用、化學風化作用和生物風化作用。它們相互聯絡，難於截然分開，但在不同氣候條件下各類風化作用所發生的程度不同。

物理風化作用

礦物和岩石在地表大氣溫度變化、水體的凍融等的影響下原地發生機械崩解、碎裂的作用。物理風化作用只使岩石發生崩解而不改變其化學成分。常見的物理風化的方式有溫差風化、冰劈風化、鹽類結晶與潮解作用和層裂作用。

（1）溫差風化。大氣溫度週期性變化引起岩石碎裂的作用。岩石是熱的不良導體，在長期的晝夜、季節性溫差變化的影響下，巖體表裡受熱不均，脹縮交替，反覆進行，致使巖體表裡間產生裂隙甚至崩解成碎塊。若岩石中礦物的熱膨脹係數各不相同，溫差變化，還會削弱礦物間的結合力，致使部分礦物脫落。（見彩圖）

（2）冰劈風化（又稱冰凍風化）。岩石裂隙中的水凍結成冰，使岩石受撐而破裂的作用。滲入岩石裂隙的水，在氣溫降到0℃以下時結成冰，體積膨脹約9％，對兩壁施加的撐脹壓力達(94～196)×106帕。氣溫回升到0℃以上,冰融化為水，滲入新裂開的部位。氣溫在0℃上下波動，凍結-融化反覆發生，最後岩石裂為碎塊。

（3）鹽類結晶和潮解作用。在乾旱、半乾旱氣候區，蒸發量大，岩石裂縫中的含鹽溶液易於飽和而結晶，結晶時體積增大，對兩壁也施加壓力。當空氣溼度增加時，已結晶的鹽類又潮解為溶液，進一步滲入岩石內部。鹽類的結晶-潮解反覆進行，使岩石破裂。

（4）層裂作用。上覆岩層被剝蝕後，緻密塊狀岩漿岩（如花崗岩）由於釋重減壓而產生向上和向外側的膨脹作用，形成與巖體表面大致平行的“洋蔥式”分離薄層，又稱層狀剝落（圖1）、(見彩圖)。

物理風化作用形成的巖塊和碎屑，墜落在山麓形成錐形碎石堆，稱倒石堆。（見彩圖）

隨著物理風化作用的進行，風化巖體的裂隙度增大，滲透性增強,風化碎屑的直徑變小而表面積逐漸增大,這就為化學風化作用的進行創造了條件。

化學風化作用

地表或近地表的礦物、岩石在水、氧、二氧化碳等的作用下，原地發生化學分解，從而改變其化學成分，以致形成新礦物的作用。化學風化作用的方式有溶解作用、氧化作用、水化作用、水解作用和碳酸化作用。

（1）溶解作用。水是天然的優良溶劑。水分子是偶極分子，能與偶極型或離子型的分子相結合。大部分礦物是離子鍵型化合物,當其與天然水接觸時,部分易溶離子脫離礦物進入水中，呈溶解狀態被水帶走。礦物的溶解度取決於礦物的化學特性，以及溫度、壓力、水中二氧化碳含量和pH值等。鹵化物類、硫酸鹽和碳酸鹽類礦物為易溶或較易溶礦物，而矽酸鹽類礦物為難溶礦物。溶解作用可以選擇性地帶走岩石中的易溶礦物，留下一些空洞；也可以把可溶性單礦物岩溶解殆盡，而難溶物質則殘留原地。(見彩圖)

（2）氧化作用。礦物中的變價元素與大氣中和水中的遊離氧發生化學反應，形成地表穩定的高價氧化物和氫氧化物的作用。由於不少元素具有與氧結合的能力，而大氣中氧含量為21％，水中含氧量可超過30％，隨外界溫度升高還可增加。所以氧化作用是地殼表層充氣帶中最常見的風化方式。在富含氧的水不斷地下滲時，氧化作用可以延伸到地下相當深的部位。

含鐵的原生矽酸鹽礦物在地下深部缺氧條件下形成的是低價鐵的化合物，出露地表後氧化，則解體形成高價鐵的氧化物或氫氧化物。如鐵橄欖石(Fe2[SiO4])氧化後生成赤鐵礦(Fe2O3)。常見的金屬硫化物中往往共生有鐵的硫化物,在地表風化形成殘留原地的褐鐵礦頂蓋,叫“鐵帽”。金屬硫化物在氧化過程中形成的硫酸，對氧化向地下深處延伸起了重要的作用。

（3）水化作用。某些礦物遇水發生化學反應，吸取一定比例的水而形成含水礦物的作用。例如硬石膏 CaSO4經水化變成石膏(CaSO4·2H2O)。礦物經水化後體積有所增加，對岩石有機械壓力。

（4）水解作用。天然水部分離群為H+和OH-離子，並與礦物在水中離解的離子發生置換的作用。如鉀長石經水解生成的鬆散的高嶺土殘留原地，氫氧化鉀和二氧化矽呈真溶液或溶膠狀態，隨水流失。水解作用受水的離解度的影響,而離解度又隨溫度的升高和CO2的存在而加強、加快。在溫溼氣候條件下，高嶺土進一步分解成鋁土礦(Al2O3·nH2O)。

（5）碳酸化作用。含碳酸水溶液中離子與鹽類礦物在溶液中離子的置換作用，可看作有碳酸參與的水解作用。含C的天然水中CO卲、HCO婣離子易與矽酸鹽和鋁矽酸鹽礦物中的鹼金屬和鹼土金屬陽離子化合形成碳酸鹽或重碳酸鹽,析出SiO2併產生粘土類礦物。如鉀長石經碳酸化作用後分解成高嶺土、蛋白石和碳酸鉀等;方解石(CaCO3)經碳酸化作用形成更易溶的重要酸鈣，隨水帶走。

生物風化作用

生物的生命活動引起岩石破壞、分解的作用。地表附近的土壤中有大量的細菌、藻類、真菌等，即使在極地的岩石表面和裂縫中也有地衣生存。它們在新陳代謝過程中分泌的有機酸會引起岩石分解。較高等植物的根系釋放的有機酸和CO2，也會破壞岩石。生物死後，遺體腐爛分解出的腐殖酸等會使岩石分解。較高等植物的根系在生長時對岩石有撐脹力，隨著根系的不斷生長，會使岩石裂隙不斷擴大終致崩裂、破碎。生物風化作用通常伴隨其他兩種風化作用進行。物理風化和化學風化產物經生物風化改造後,則變成土壤,其間的重要區別是後者含有腐殖質。（見彩圖）

風化作用的階段

原生礦物、岩石由於風化被逐步碎裂、分解以至徹底破壞轉變為終極產物的步驟，大致可分3個階段。早期階段,以出現風化裂隙,岩石崩解,或極易風化礦物溶解或分解，部分組分呈真溶液隨水遷移為主要特徵。中期階段，岩石相當碎裂，易風化和較易風化礦物進一步溶解或分解，部分組分或呈真溶液隨水流失，或呈膠體溶液遷移他處凝聚形成新礦物。如各種粘土類礦物即是風化形成的過渡性產物。晚期階段，原生岩石徹底破壞，過渡性礦物被繼續風化分解。部分組分隨水流失，部分組分凝聚堆積，形成如矽、鋁、鐵的氧化物或含水氧化物等風化終極產物。風化作用階段性的表現特徵隨氣候條件的改變而不同。

影響風化作用的因素

影響風化作用的因素多而複雜,但最主要的是原巖的特性、氣候條件和地形3個因素。

原巖的特性

這是影響風化作用的內在因素。岩石的種類，造岩礦物的物理和化學性質，岩石的結構和構造都影響風化作用。一般地說，岩石形成時的溫度、壓力等條件與地表相差越大，岩石易風化。多種礦物組成的岩石，因各種礦物熱脹係數不同而比單礦物組成的岩石易風化。深色礦物比淺色礦物吸熱、散熱均快，故含深色礦物多的岩石不易風化。造岩礦物中化學成分穩定的,往往只被機械破碎而幾乎不發生化學分解;而化學成分不穩定的，則易遭風化分解。岩石的組成礦物顆粒粗、粒徑不均勻的比細而均勻的易受溫差風化。此外，岩石中膠結物的成分和膠結方式、岩石裂隙發育程度等，也都影響岩石的抗風化能力。

氣候條件

氣候是影響風化作用的基本因素。大氣溫差變化越大，物理風化越強；水量充足有利於物質間的化學反應；生物，尤其是植物的大量繁殖促進生物風化等。不同氣候帶的風化作用型別和發育程度不同。極地嚴寒，降水以雪為主，物理風化最為強烈，幾乎沒有化學風化。熱帶、亞熱帶高溫多雨，化學風化強烈，常可達到風化作用的終極階段。溫帶，氣候條件適中，化學風化與物理風化發育程度大致相當。乾旱荒漠區溫差大、雨量小,物理風化作用很強烈（圖2）。

地形

地形可影響區域性氣候條件，從而影響風化作用。中低緯度高山地區的不同高度上有不同的氣候帶；山脈坡地的朝向造成不同的區域性小氣候，因而風化型別、風化產物有不同。地形的陡緩則直接影響風化作用的進展狀況和風化產物儲存條件。地形平緩,地下水位高,有利於化學風化和風化產物的儲存，殘積層厚利於風化作用發展到最後階段。地形陡峻，利於水的排洩，元素容易遷移，風化產物不易儲存，因而殘積層薄，物理風化比較顯著。

風化殼

近地表岩石經長期風化後，殘留於原地的鬆散堆積物，稱為殘積物。由殘積物構成的、不連續地覆蓋於基岩上的薄殼，稱為風化殼(圖3)。風化殼的成分和厚度隨地而異，厚度可從幾釐米到幾十米,甚至上百米不等。在剖面上風化殼自上而下分為3層：土壤層（Ⅰ）；殘積層或亞土壤層（Ⅱ）；半風化岩石（Ⅲ）。風化殼下為基岩（Ⅳ）。按照風化作用產生的氣候條件以及風化作用的特徵,可以分出5種主要的風化殼（見表）（見第四紀地球化學）。