影响三大类岩石风化的主要因素分析
老白博客“岩石记”之影响三大类岩石风化的主要因素分析:岩石风化是一个复杂的地质过程,是许多因素综合作用的结果。影响岩石风化速度、深度、程度以及分布规律的因素。主要有下列几种:气候、地形和地下水、断层、裂隙、岩石的成分与结构、构造。
1.岩石的成分与结构、构造
1.1 矿物生成条件
岩石的化学风化过程实际上是各种矿物变异、转化的过程。矿物的生成条件与地表风化条件差异愈大,则矿物的抗风化稳定性愈低;差异愈小,则抗风化稳定性愈高。
一些常见矿物的抗风化能力由强至弱,一般情况下可排成下列等级和次序。
- 稳定的:石英、玉髓、石榴子石、磁铁矿;
- 较稳定的:白云母、正长石、微斜长石、酸性斜长石;
- 不稳定的:角闪石、辉石、中性斜长石、白云石、方解石、绿泥石;
- 很不稳定的:黑云母、橄榄石、基性斜长石、黄铁矿、石膏、石盐。
1.2 岩石的结构、构造
对风化的影响表现在粗粒与不等粒结构较细粒、等粒结构更易风化。具有层理、片理等定向排列构造的岩石较均一粒状、致密状的易于风化。
综上所述可以看出,在同种自然条件下,岩浆岩中酸性岩较基性、超基性岩抗风化能力强。粗粒与似斑状的侵入岩较细粒、斑状的浅成或喷出岩更易风化。但某些凝灰质岩石例外,有些凝灰岩暴露在地表后,风化很快。在沉积岩中富含石英或由 SiO2胶结的岩石抗风化能力强,而碳酸盐和主要由黏土矿物组成或由黏土胶结的岩石,则抗风化能力差。在变质岩中,变质较轻的板岩、片理发育的千枚岩、绿泥石片岩、黑云母片麻岩较易风化,而石英岩、石英片岩、含暗色或片状矿物较少的片麻岩则抗风化能力较强。
2.断层、裂隙
岩层中的断层破碎带和节理密集带为水和其他风化因素的侵入提供了良好的条件,因而沿它们的分布、延伸常形成风化严重的地带。如形成深槽状、囊袋状、夹层状风化带等,有的可延伸达数十米。当有几组裂隙交叉将岩体切割成近于方形或菱形块体时,风化因素沿周围裂隙逐渐侵入,形成表面部分风化严重,层层剥离,向内则风化轻微的球状风化现象。它使岩体具有显著的不均一性。
3.气候、地形和地下水
3.1 气候
气候决定着温度、降水及生物生长等情况。干旱、寒冷地区以物理风化为主,岩石常破坏为岩屑的堆积物,风化深度也较浅,我国西北大部地区均是如此。气候潮湿炎热地区,化学风化作用强烈,矿物分解变化严重,可形成含大量黏土矿物的残积物,风化深度较大,如闽、粤和香港地区的花岗岩风化最深可达 80m 以上,在三峡坝址左岸船闸引航道 1224 号钻孔处,风化岩(弱风化下界)厚度也达 85.4m,而在北方则一般不超过 20~30m。
3.2 地形
地形对风化岩层的分布厚度和深度有明显的影响。通常在陡峭的河谷、海岸边坡地段,风化产物易被剥蚀,风化岩层较薄。在平缓的岸坡、丘陵和分水岭地段,风化产物易于积存,风化壳则较厚。山区河谷底部因受水流冲刷,强烈风化的岩层通常不存在。
3.3 地下水
地下水的渗流条件和其化学成分对风化速度、程度和分布也有明显的影响。地下水循环良好的地区,往往能形成较厚的风化层。在地下水位以上的地段,经常干湿交替,所以是风化作用最活跃的地段。而地下水位以下,除可溶盐类岩石外,风化作用减弱。因此,风化带的分界线常与地下水面大致平行分布。