风化作用类型

根据风化作用的性质，一般分为物理风化作用、化学风化作用和生物风化作用三种类型。

1.物理风化作用

处于地表的岩石，主要是由于温度变化在原地产生机械破碎而不改变其化学成分、不形成新矿物的作用，称为物理风化作用或机械风化作用。物理风化作用的方式主要有温差风化、冰冻风化等。

（1）温差风化。温度变化是引起物理风化作用的最主要因素。由于温度的变化产生温差，温差可促使岩石膨胀和收缩交替地进行，久之则引起岩石破裂。我们知道，岩石是热的不良导体，导热性差，白昼当它受太阳照射时，表层首先受热发生膨胀，而内部还未受热，仍然保持着原来的体积，这样，必然会在岩石的表层引起壳状脱离。在夜间，岩石外层首先冷却收缩，而内部余热未散，仍保持着受热状态时的体积，这样，表层便会发生径向开裂，形成裂缝。温度变化所引起的这种表里不协调的膨胀和收缩作用，昼夜不停地长期交替进行，就会削弱岩石表层和内部之间的联结，使之逐渐松动，在重力或其他外力作用下产生表层剥落。此外，不同矿物受热的体积膨胀系数各不相同，故由多种矿物组成的岩石在温度变化的影响下，各种矿物的体积胀、缩亦有差异，在它们的接触界面产生应力，从而破坏它们之间的结合能力。这样，岩石便可产生纵横交错的裂缝，有的裂缝平行于岩石表面，形成层状剥离现象，有的裂缝垂直于岩石表面。久而久之，岩石裂缝便逐渐加大、加深，由表及里不断崩解、破碎成大大小小的碎块。

温差风化的强弱主要取决于温度变化的速度和幅度，昼夜温度变化的幅度越大，温差风化则越强烈。此外，温差风化的强弱还取决于岩石的性质，如矿物成分与岩石结构等。

（2）冰冻风化。充填在岩石裂隙中的水分结冰使岩石破坏的作用，称为冰冻风化。这是温度变化间接地使岩石破碎的现象。地表岩石的裂隙中，常有水分充填，当温度下降到0℃时会冻结成冰。水结成冰时，体积可比原来增大9%左右。由于体积的增大，对岩石的裂隙可产生很大的压力（可达96～200MPa），使岩石裂隙加宽、加深，故称冰劈作用。当气温回升至0℃以上时，冰体融化，水沿扩大的裂缝更深地渗入岩石内部，同时水可填满裂缝使水量增加。若气温变化在0℃上下波动时，充填在岩石裂隙中的水分时而冻结、时而融化，岩石在这种反复作用下，裂隙可不断扩大、加深，从而使岩石崩裂成碎块（图5-1）。

图5-1　水的冻结引起岩石冻胀示意

2.化学风化作用

处于地表的岩石，与水溶液和气体等在原地发生化学反应逐渐使岩石破坏，不仅改变其物理状态，同时也改变其化学成分，并可形成新矿物的作用，称为化学风化作用。化学风化作用的方式主要有溶解作用、水化作用、水解作用、碳酸化作用和氧化作用等。

（1）溶解作用。水直接溶解岩石中矿物的作用称为溶解作用。溶解作用的结果，使岩石中的易溶物质被逐渐溶解而随水流失，难溶物质则残留于原地。岩石由于可溶物质的被溶解而孔隙增加，削弱了颗粒间的结合力从而降低岩石的坚实程度，更易遭受物理风化作用而破碎。

（2）水化作用。有些矿物与水作用时，能够吸收水分作为自己的组成部分，形成含水的新矿物，称为水化作用。例如，硬石膏经水化作用后形成石膏。矿物经水化作用后体积膨胀而对周围岩石产生压力，使岩石胀裂。

（3）水解作用。某些矿物溶于水后，出现离解现象，其离解物可与水中的H+和OH-发生化学反应，形成新的矿物，这种作用称为水解作用。例如正长石经水解作用后，开始形成的K+与水中OH-结合，形成KOH随水流失；析出一部分SiO2可呈胶体溶液随水流失，或形成蛋白石（SiO2·nH2O）残留于原地；其余部分可形成难溶于水的高岭石而残留于原地。

（4）碳酸化作用。当水中溶有CO2时，与水结合形成碳酸，碳酸根易与矿物中的阳离子化合成易溶于水的碳酸盐，从而使水溶液对岩石中的矿物离解能力加强、化学反应速度加快，这种化学作用即碳酸化作用。例如硅酸盐矿物在碳酸化作用下，矿物中的阳离子（K+、Na+、Ca2+等）可形成易溶的碳酸盐被带走，部分SiO2呈胶体溶液被带走，而大部分的SiO2形成蛋白石沉淀。如正长石经碳酸化作用后的化学反应为：

（5）氧化作用。矿物中的低价元素与大气中的游离氧化合变为高价元素的作用，称为氧化作用。氧化作用是地表极为普遍的一种自然现象。在湿润的情况下，氧化作用更为强烈。

3.生物风化作用

岩石在动、植物及微生物影响下所起的破坏作用称为生物风化作用。生物风化作用主要发生在岩石的表层和土中。生物风化作用有物理和化学两种方式。

（1）生物的物理风化作用。生物的物理风化作用是生物的活动对岩石产生机械破坏的作用。例如，穴居动物蚂蚁、蚯蚓等钻洞挖土，可不停地对岩石产生机械破碎；生长在岩石裂隙中的植物，其根部生长撑裂岩石，不断地使岩石裂隙扩大、加深。

（2）生物的化学风化作用。生物的化学风化作用是生物的新陈代谢、死亡后遗体腐烂分解而与岩石发生化学反应，促使岩石破坏的作用。例如，植物和细菌在新陈代谢过程中，通过分泌有机酸、碳酸、硝酸和氢氧化铵等溶液腐蚀岩石；动、植物死后遗体腐烂可分解出有机酸和气体（CO2、 H2S等），溶于水后可对岩石腐蚀破坏；遗体在还原环境中，可形成黑色胶状，含钾盐、磷盐、氮的化合物和各种碳水化合物的腐殖质。腐殖质的存在可促进岩石物质的分解。