为什么石头能被风化?

Question

为什么石头能被风化?

Answer 1

使岩石发生破坏和改变的各种物理、化学和生物作用.一般可定义为在地表或接近地表的常温条件下,岩石在原地发生的崩解或蚀变.崩解和蚀变的区别反映了物理作用和化学作用的差异.物理作用涉及岩石破碎而不涉及造岩矿物的任何分解.相反,化学作用则意味著一种或多种矿物的蚀变.风化作用产生在结构或成分上不同于母岩的表层物质.风化带称为表土或残馀土.风化作用的下限称为风化面.
　　风化过程十分复杂,通常是几种作用同时发生,造成岩石的崩解或分解.为方便起见,可把风化作用分为物理(或机械)风化、化学风化和生物风化.热胀冷缩是岩石,尤其是热带荒漠地区岩石崩解的一个原因.许多不同类型的风化作用,包括粒状崩解、球形风化、剥离风化及层裂构造,都可用热胀冷缩的原理来解释.但是,目前大部分野外证据却显示出相反的结论.粒状崩解、球形风化、剥离风化和层裂构造都已在远远超过太阳热力影响的地下深处发现.实验表明,仅仅依靠受热和冷却,风化的效果很小,进程缓慢,而当有水分存在时,则几乎立即产生影响.虽然一度认为层裂构造是日照作用的产物,但多年来业已承认它们是卸载,即压力释放的结果.不过,大量证据表明,卸载假说也并不处处适用.地壳内的断层作用和侧向挤压,似乎可以作为层裂的另一种解释.在副极地地区,频繁波动于冰点上下的气温对地表岩石的影响很大.在这些地区对岩层的详细观察,证实了冻融机制的有效性.某些盐类,诸如氯化钠和石膏的结晶作用,也被引证来作为岩石,尤其是干旱地区岩石崩解的原因之一.树根的生长无疑能把大量岩块推开,并扩大原有的节理.甚至地衣的菌丝也能穿透矿物晶体的界面和解理,完成一定的机械崩解.穴居动物为其他营力尤其是水分开辟了通道.
　　许多矿物在相当程度上溶解于水.某些矿物,例如石盐、石膏和石灰石,能与水发生强烈反应,并溶解于水或形成可溶产物.甚至石英,在某种程度上也溶解于水.许多矿物在盐水中比在淡水中更易溶解.在许多情况下,溶解作用可能是化学风化的第一阶段.由於溶解的矿物质(以及固体微粒)在风化剖面中的位移,形成了富含氧化铁、灰质、硅质或石膏的不同的层或盘.在世界各地都有大片砖红土、钙壳和硅壳的堆积.水及其所含的根和气体与各种矿物结合形成新的矿物.这些过程称为水化和水解.例如,铁很容易与水和氧结合,形成各种氧化铁的水化物,许多风化剖面呈黄色或红色的原因即在于此.所有常见的造岩矿物,除石英以外,由于学风化(主要是水化和水解)都会转变为黏土矿物.氧化作用发生于土壤的包气带,氧化物是表土中的常见成分.碳化作用是像长石这类矿物发生风化的中间步骤.碳酸虽是弱酸,但它是自然界的一种有效的溶剂.硅化和脱硅能使一种黏土转变为另一种黏土.因此,热带地区云母经脱硅化可产生高岭土和氧化铁,如果条件有利,还可能进而形成铝土矿(三水铝石).如同物理风化的情况一样,化学风化往往也得到生物作用的助力.腐殖酸通常能促进风化.腐殖质往往有助于保持土壤中的水分,从而以各种方式加速风化作用.
　　制约岩石风化的类型和速率的因素很多,包括矿物成分、岩石结构、断裂型式、气候、侵蚀和地形条件、时间以及人类活动等.关于于风化作用的结果,对整个人类而言,土壤的形成无疑是最为重要的.诸如铁、镍、铝等矿产的聚集也具有世界性的意义.根据地质观点,风化作用作为侵蚀和搬运的前提条件,具有重要意义.