地名學

[拼音]：fenghua zuoyong

[英文]：weathering

地表和近地表的岩石在日光、空氣、水和生物等外力作用下所發生的物理或化學變化。被風化了的岩石圈疏鬆表層稱為風化殼。風化作用使岩石（層）發生崩解和分解，所能達到的深度為風化殼的厚度，可以從幾十釐米至幾百米。在寒冷地區風化殼的厚度較小，在溼熱的熱帶地區可以達到100～200米，在斷裂帶發育區風化殼可以達到更大深度。風化作用通常分為物理風化作用和化學風化作用兩類。它為地表各種外營力（塊體運動、流水、冰川、波浪及風等）的剝蝕和侵蝕作用準備了條件，沒有風化作用為先導，剝蝕和侵蝕作用難以進行。風化碎屑物和淋溶物從原地被搬運外輸，地面被低夷，殘遺的風化物質在各地不同地理條件下發育了不同型別的土壤。

物理風化作用

又稱崩解作用，指岩石在外力作用下所發生的物理疏鬆、結構崩解的機械破壞過程，一般不引起化學成分的變化。引起物理風化的原因，有壓力釋放、溫度變化、冰凍、新晶體生長和生物活動等方面。

開裂作用

由地殼內壓力釋放引起岩石的崩解現象。在地殼深處的岩石，被抬升至地表或近地表時，由於負荷大大減輕，壓力釋放約達(1.5～8)×1013帕，引起岩石體積膨脹。當膨脹超過彈性限度之後，岩石往往產生一系列大致與地表平行，或微緩拱起的裂隙，使岩石呈薄層狀開裂，稱為層裂，同時並伴有側向的裂隙。裂隙的厚度自幾釐米至幾米不等，愈向深處間距愈大，有的可達幾十米。

脹縮作用

溫度變化使岩石發生表裡脹縮差異而發生的崩解破碎現象，亦稱為溫差風化。描述各地地表溫度的變化有年溫差和日溫差之分，其中日溫差對風化尤其重要，如在乾燥地區夏季戈壁地面的日溫差達60℃以上，溫差風化十分顯著。岩石是熱的不良導體，在陽光直褂照射下，表面迅速增溫，體積膨脹，而表層之下很少增溫，且在時間上不和表層同步膨脹。夜間則相反，表面散熱迅速，體積收縮，下層散熱慢，也不與表層同步收縮。岩石又是多種礦物的集合體，各種礦物的熱力膨脹係數、顆粒大小、顏色深淺和晶體結構都不相同。當溫度發生劇烈變化時，它們脹縮的變形量不同，削弱了彼此之間的聚結力，促進了風化。岩石經過長期頻繁的溫差風化，產生大致與表面平行的風化裂隙，出現層狀剝落。花崗岩風化（見彩圖）後形成的石蛋地形主要就是這個原因。

擠壓作用

岩石裂隙水凍結或析出新晶體擠壓岩石形成的崩解現象。裂隙水凍結時體積膨脹，增大9％左右，它對裂隙邊壁施加強大壓力，可達960千克/釐米2，使岩石裂隙加寬加深，起了楔子的作用，所以這種凍脹作用也稱冰楔作用。在亞極地溼潤區和高山頂部雪線附近，氣溫經常在0℃上下變化，冰楔作用特別顯著，那裡常散佈大量風化岩屑或連片的石海（見冰緣地貌）。裂隙水常溶解大量礦物質，水分蒸發後析出的晶體，擠壓巖壁，助長崩裂。

生物物理風化作用

指生物活動引起的物理風化。植物根系伸進裂隙，以及樹木搖動和倒塌時根部所產生的壓力也促使岩石破碎，這種作用叫根劈作用（見彩圖）。蚯蚓、白蟻和齧齒類等動物，常把地下的土層、岩屑翻上地面，加速風化。

化學風化作用

又稱分解作用，在水、水溶液、空氣和生物等影響下岩石發生化學成分變化的過程。在化學風化中各種岩石經歷的破壞過程可分為3個階段：

（1）早期階段。岩石中易溶鹽類首先溶解流失；同時礦物中的K +、Na +、Ca 2+、Mg2+等離子與溶液中的 Cl-、OH-、CO卲、SO厈等離子結合，形成易溶於水的化合物，大部分隨水遷移，而較難溶的碳酸鹽大部分保留。本階段可稱為富鈣階段。

（2）中期階段。岩石中碳酸鹽類大量遷移，部分SiO2析離，形成矽酸的真溶液或膠體溶液流失，或凝聚成蛋白石堆積。這時，岩石中的鋁矽酸鹽礦物經化學風化後，形成各種粘土礦物殘留原地，可富整合粘土礦。本階段可稱為富矽階段。

（3）晚期階段。在溼熱氣候條件下，高嶺石繼續風化，SiO2不斷析出，一部分隨水流失，一部分形成蛋白石堆積於原地。高嶺石徹底分解，最後形成難溶於水的氫氧化鋁，其中大部分凝聚沉澱形成各種含水的氧化鋁礦物，可富整合鋁土礦。本階段可稱為富鋁階段。化學風化的主要方式有水化、水解、溶解、碳酸化、氧化和生物化學風化等作用。

水化作用和水解作用

水化作用是指水分與一些不含水的礦物相化合，形成新礦物的過程。這些水分直接參與到礦物的晶格中去，改變了原來礦物的分子結構。如硬石膏與水化合形成石膏，體積膨脹，比重降低，硬度變小。

水解作用是指礦物與水發生反應而分解的過程，它是水與礦物發生化學反應的另一種途徑。純水是中性的，但仍存在遊離的H+和OH-離子。它使一些弱酸強鹼或弱鹼強酸的鹽類在水中解離，並與水中的H+、OH-結合產生新礦物。陸殼中花崗岩分佈最廣，其中所含的長石的水解反應是陸地最普遍的化學風化作用。如正長石水解後形成高嶺石，SiO2呈膠體狀態和KOH一起隨水流失。其反應式如下：

溶解作用和碳酸化作用

溶解作用是指水對礦物的直接溶解。絕大部分礦物都能溶解於水中，但有難易之分。極易溶的K+、Na+等氯化物，和易溶的Ca2+、Mg2+氯化物和硫酸鹽等，即使在乾旱、半乾旱地區，也受淋溶，流到低窪處，受蒸發後形成鹽鹼灘或鹽湖。較難溶的為Ca2+、Mg2+等碳酸鹽。最難溶的為 Fe3+、Al3+、Si4+氧化物和矽酸鹽。礦物溶解的難易程度與其溶解度有關，常見的矽酸鹽礦物溶解度順序為：橄欖石>輝石>角閃石>黑雲母>斜長石>正長石>白雲母>石英。石英化學性質穩定，抵抗化學風化能力極強，而且耐磨蝕，故在河床、海灘和沙漠中大量富集。

碳酸化作用是指含有 CO2的水溶液對礦物的離解過程。純水溶解速度很慢。但當水中溶有CO2時，與水結合形成碳酸，碳酸根CO卲易與礦物中的陽離子化合成易溶於水的碳酸鹽，大大增強了水溶液對礦物的離解能力。如正長石經碳酸化後，生成K2CO3隨水流失，析出膠狀的SiO2也隨水流失，部分形成蛋白石，殘留難溶的高嶺石。其反應式為：

分佈廣泛的石灰岩，其主要礦物是方解石(CaCO3)。它在純水中溶解速度很慢，但在含碳酸的水溶液中能很快發生化學反應，生成溶於水中的重碳酸鈣。其反應式為：

在水中重碳酸鈣的溶解速度是碳酸鈣的30倍，所以能使石灰岩迅速溶解，形成各種喀斯特地貌。在石灰岩區常見的這種受蝕作用稱為溶蝕作用。

氧化作用

指大氣和水中的遊離氧與礦物的化合過程。在高溫溼潤的條件下，氧化作用尤其強烈。各地氧化作用的深度主要與地下水面深度有關：地下水面以上，氧化作用活躍，為氧化環境；地下水面以下，岩石孔隙為水充滿，氧化作用很難進行，為還原環境。

自然界中許多變價元素在地下缺氧條件下，常形成低價元素礦物，他們在地表環境中極不穩定，容易被氧化為高價元素，形成新礦物。如黃鐵礦(FeS2)、菱鐵礦(FeCO3)等含二價鐵的礦物，氧化後變為含三價鐵的褐鐵礦、赤鐵礦。鐵是分佈很廣的元素，褐鐵礦、赤鐵礦呈黃褐色至紅褐色，常難溶於水而殘留原地，富集為“鐵帽”。