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第二章风化作用与坡地地貌一、风化作用风化作用（风化过程）：在太阳辐射、大气、水和生物的作用下，岩石和矿物在原地发生崩解、破碎、分解等一系列物理、化学过程。常见的自然地理过程风化作用对于地貌形态的形成至关重要。（一）风化作用类型1、物理风化岩石受到某种应力的作用，发生崩解，出现裂隙或破碎，这种只发生机械破碎，物理性质发生变化而岩石化学成分不发生改变的过程称为物理风化。物理风化又称为机械风化。导致岩石物理风化的机制（1）卸荷剥离作用地壳上升或地面受到剥蚀，岩体的压力解除，岩体膨胀出现裂隙和节理，进一步发展，裂隙和节理加宽，岩石发生破碎。（2）热力风化作用岩石因温度变化引起岩石体积发生膨胀与收缩的剥落过程。影响因素：昼夜温差的大小温度变化速度矿物的颜色深浅矿物颗粒粗细（3）冻融风化作用岩石由于水的周期性冻结和融化造成的机械崩解。动力：水在冻结成冰时，体积膨胀大约9％。在封闭条件下，-22℃的冰对围岩的压力为2115kg/cm3；而在开放条件下，其压力仅是上值的十分之一。（4）盐类风化作用氧化物形成：岩石中含有诸如FeS2之类的矿物在暴露于富氧的地下水和潮湿的空气中时就会被氧化形成铁的氧化物。这些新生的铁的氧化物一般具有较原来矿物低的密度和大的体积。盐类的结晶：荒漠地区2、化学风化岩石在水、水溶液和空气中氧和二氧化碳的参与下产生各种化学反应，从而使岩石发生破坏作用，进而形成化学组成与性质不同的新物质的过程称为化学风化。表现形式：化学风化通常是通过溶解作用、水化作用、水解作用、碳酸盐化和氧化等作用来进行。如硬石膏在水化作用下形成石膏；长石类矿物的水解产生了高岭土；高岭土进一步水解生成铝土矿；黄铁矿和磁铁矿的氧化后形成褐铁矿等。矿物的溶解度极易溶矿物：主要为K+、Na+的各种化合物，包括卤化物、氟化物、硫酸盐、硝酸盐、碳酸盐和硅酸盐等。易溶矿物：主要为Ca++、Mg++、Fe+++、Mn++、Al+++、Cu++的卤化物和硫酸盐等。微溶矿物：主要为Ba++、Sr++、Zn++和Ag+等的硫酸盐类。难溶矿物：主要为Zn++、Ca++、Mg++的硅酸盐和Cu++、Pb++的碳酸盐等。极难溶矿物：主要为Fe+++、Al+++等的氢氧化物等。3、生物风化生物在生长及其它生命活动中，对岩石和矿物产生的破坏作用。它包括生物在生长过程中对岩石和矿物所产生的机械破坏和生物在生命代谢过程中所产生的氧、二氧化碳及其分泌的酸对岩石和矿物的化学风化作用。BiologicalWeathering一般的植物根系可以深入地下几十厘米到一米左右，高等植物的根系有时可达十几米。据研究，树根对围岩施加的压力可达10－15kg/cm2。动物的破坏作用穴居动物对岩石的破坏有蹄类动物对岩石和表土的破坏微生物对岩土的破坏（二）风化壳1、定义风化作用的残留矿物、次生矿物和可溶性物质统称风化产物。被风化了的岩石圈的疏松表层称为风化壳，也称为残积物。也有人把风化后被搬运再堆积的风化产物称为堆积风化壳。地表的土壤实际上也是一种风化壳。2、分类按照平面形态：面状、线状和囊状；面状风化壳成层分布覆盖在不同母岩之上，厚度不等；线状风化壳多沿断裂、裂隙等易于风化的地方分布；囊状风化壳分布在古老的侵入体、矿脉和几组断裂或解理交汇处。多数风化壳是兼有面状和线状特征的复合型风化壳；3、发育阶段物理风化为主阶段（岩屑型风化壳）化学风化为主阶段早期-富钙（硅铝-碳酸盐型和硅铝-硫酸盐型风化壳）中期-富硅铝（硅铝粘土型或高岭土型风化壳）晚期-富铝铁（铁铝型或砖红壤型风化壳）4、影响风化壳发育的因素气候：风化壳具有明显地带性（水平和垂直地带性）地貌：构造稳定的准平原、分水岭鞍部以及平坦的地表，发育深厚的残积风化壳；岩性：不同岩石抗风化能力不同，形成具有不同结构的风化壳；时间：时间影响风化壳发育程度。5、古风化壳和古土壤地质时期形成的风化壳与土壤，称为古风化壳和古土壤。自然界，岩石的风化作用实质上只有物理风化和化学风化两种，它们同时发生，相互联系，相互促进，形成各种风化地貌（WeatheringLandforms)。只是随着地理位置和环境的变化，有些地区以物理风化为主，有些以化学风化为主。正是发生在斜坡上的风化作用使坡地形成大量碎屑物质，为发育各种坡地地貌奠定了物质基础。二、坡地地貌坡地：也称斜坡面，是倾角大于2°的倾斜地面。陆地表面80％以上属于坡地。岩体或风化碎屑在重力作用及地表水、地下水影响下沿坡向下运动称为块体运动。块体运动类型分为崩落、滑落和蠕动三类。坡地地貌：由块体运动所形成的一系列独特的地貌。坡地地貌特点：重力对促成坡面物质移动起决定作用；最普遍，最常见。（一）土体蠕动坡面岩屑、土屑在重力作用下以极其缓慢的速度移动的现象称为蠕动。15-30°的坡度最适宜蠕动的发生。土温的升降和土体的干湿变化均可导致蠕动。蠕动的移动速度很慢，一般每年只有若干毫米，有的达到几十厘米。但是这种运动的长期作用，可使电线杆倾倒，围墙扭裂，水坝变形等。蠕动可形成鳞片状山坡和蠕动泥石流地貌。（二）崩塌1、崩塌定义：陡坡上的岩体或土体在重力作用下突然快速下移，称为崩落或崩塌。崩塌速度：可达到5～200m/s，有时甚至可以达到自由落体的速度。崩塌的体积：可以由小于1m3～若干亿m3。分布：崩塌广泛发生于山坡、河岸、湖岸和海岸。山崩山坡上发生的规模巨大的崩塌称为山崩。山崩能产生巨大的气浪和气垫，崩塌体甚至可以在气垫面上滑翔，跨越山谷，堆积在山谷的另一坡。山崩的破坏力很强，特别是峡谷区的山崩，可以毁坏森林，堵塞河道，毁坏建筑物等。坍岸和坍陷发生在河岸和湖岸、海岸的崩塌称为坍岸。发生在悬崖陡坡上的大石块崩落称为坠落或落石。在岩溶地区地下岩洞的崩塌，称为坍陷。2、崩塌形成条件（1）地形条件坡地坡度大于45°。岩性不同，形成崩塌的坡度不同。如结构致密的原生黄土坡度要大于50°才发生崩塌；由坚硬岩石组成的坡地，坡度要大于60°才出现崩塌。坡地相对高度50m，可能发生大型崩塌。（2）地质条件①在节理发育、构造破碎的坚硬岩石上，特别垂直节理发育的岩层上，容易发生崩塌；②在构造运动强烈、地层挤压破碎、断层作用和地震频繁的地区也容易发生崩塌；③岩石硬软相间。（3）气候条件崩塌与强烈的物理风化密切相关①在温差大的干旱和半干旱区，物理风化强烈，易发生崩塌；②在我国西北、东北和青藏高原的有些地区，冻融过程非常强烈，崩塌现象也十分普遍。（4）触发因素暴雨强烈的融冰化雪爆破地震人类活动等。3、崩塌地貌崩塌一般形成两种地貌，即山坡上部的崩塌崖壁与坡麓的岩堆，后者也称为倒石堆。倒石锥：指沿斜坡崩塌的物体在坡度平缓的坡麓地带堆积成锥形体。倒石锥的规模：一般不超过几百平方米，有时也形成面积达十多万平方米的巨大倒石锥。4、倒石锥的物质结构组成倒石锥的物质多为大小不一，棱角分明的碎石。碎石的机械组成与山坡岩性有关。倒石锥碎屑颗粒大小混杂，没有明显的层理。从垂直剖面看，较粗大的岩屑分布在倒石锥的下部，向上逐渐变细。5、崩塌的灾害性崩塌属于一种突发性山地地质灾害，将对人类造成危害，特别是规模较大的崩塌。6、崩塌的防治途径在崩塌可能发生的危险地区，做详细的调查并采取预防措施；对正在发展中的崩塌，一般以避绕为主，或以隧道通过；对表层不稳定的岩土体，可采用清挖、锚固、网包及拦挡等加固措施；开采地下水前要认真勘察，合理布局井位和建井，严格控制抽水过量导致的地面下沉、地下水位下降和排水强度；对已经出现喀斯特塌陷洼地的地区，应该按照不同情况和要求，采用堵、填、跨越、灌浆、围封和加盖等过程措施。