風化殼

風化殼

風化殼是已風化了的地表岩石的表層部分。

地殼表層岩石風化後部分溶解物質流失,其碎屑殘餘物質和新生成的化學殘餘物質大都殘留在原來岩石的表層。這個由風化殘餘物質組成的地表岩石的表層部分,或者說已風化了的地表岩石的表層部分,就稱為風化殼或風化帶。

風化殼是岩石圈生物圈、水圈和大氣圈相互作用的產物。風化殼的研究對找礦、研究自然環境變遷、土壤發生和演化,以及土地利用等均有一定意義。

  • 中文名稱
    風化殼
  • 外文名稱
    weathered crust
  • 外因
  • 風化過程
    分解石的化學淋失
  • 形成
    疏松層
  • 產物形成
    風化殼

基本介紹

英文學名:weathered crust

地球表生帶風化形成的疏松層。風化殼是岩石圈、生物圈、水圈和大氣圈相互作用的產物。風化殼的研究對找礦、研究自然環境變遷、土壤發生和演化,以及土地利用等均有一定意義。

形成原因

風化殼形成的內因主要是成殼岩石的礦物組成。石灰岩風化過程中,主要是方解石的化學淋失,風化速度較快,殘留物少,風化殼淺薄;玄武岩中的輝石、角閃石晶格能小,易于風化,形成風化殼也較厚;花崗岩中的主要礦物長石和石英晶格能大,抗風化能力強,風化速度較慢,但由于花崗岩的強烈崩解作用,水分廣泛滲入,可形成深厚的風化殼;砂岩、頁岩等沉積岩的組成礦物已經過風化作用,在地表條件下很穩定,風化速度較慢。按不同岩石的風化速度大小,可排列成如下次序:石灰岩>玄武岩>花崗岩>砂岩頁岩。

風化殼

影響風化殼形成的外因很多。首先是大地構造單元。在構造穩定的平坦地形條件下,風化殼形成的速度大于侵蝕速度,有利于形成深厚的風化殼;相反,在年輕的褶皺帶,新構造運動劇烈,地形起伏大,坡陡谷深地區的風化殼一般較淺薄。其次是生物氣候條件。同一種岩石在不同的生物氣候條件下,形成不同的具有地帶性特點的風化殼。在幹旱氣候條件下,風化作用微弱,甚至像方解石、石膏這樣極易風化的礦物,在風化殼中也積聚起來,形成的風化殼較為淺薄。而在濕熱氣候條件下,風化作用強烈,風化殼中幾乎無原生礦物,形成的風化殼也較深厚。再次是時間因素,同一種岩石在同樣的生物氣候條件下,由于風化作用的持續時間不同,形成的風化殼類型和特點也不一樣。

風化過程 蘇聯Б.Б.波雷諾夫首先以發生學觀點研究風化殼的地球化學,指出在自然條件下元素的遷移順序不僅取決于該元素的物理化學性質,而且取決于元素的遷移條件。風化殼的形成可分成四個時期:第一時期,風化物喪失Cl和S的化合物;第二時期,風化物喪失鹼金屬和鹼土金屬鹽基;第三時期是殘積粘土時期,SiO2開始淋失;第四時期是富鋁化時期,大量二、三氧化物積聚(見表)。

風化殼

類型介紹

按風化殼所處的形成時期,可分成碎屑狀風化殼、含鹽風化殼、碳酸鹽風化殼、矽鋁風化殼、富鋁風化殼。此外,還有在上述風化殼上發育的漬水風化殼。

風化殼

碎屑風化殼

處于風化起始階段。主要形成于氣候嚴寒、寒凍風化作用強烈的條件下,風化殼很薄。岩石的化學和生物地球化學風化作用弱。標志元素是 H、Al,標志化合物是化學分解微弱的原生礦物。細土物質常填充于石縫內,風化殼中尚殘留易風化的角閃石和輝石,粘土礦物以水化度低的水雲母為主,一般呈中性反應。

含鹽風化殼

處于第一時期。形成于幹旱、半幹旱的條件下,鹽分在風化殼中積累。在濱海地區,因海水浸淹亦可形成鹽漬風化殼。標志元素是Cl、Na、S(Ca、Mg),標志化合物是鹼金屬和鹼土金屬的氯化物和硫酸鹽,呈鹼性反應。

碳酸鹽風化殼

處于第二時期。在暖溫帶和溫帶幹旱、半幹旱條件下,隨著大部分易溶鹽類的淋溶,不易溶解的碳酸鹽開始移動。碳酸鹽中主要是 CaCO3。CaCO3積聚的程度取決于生物氣候條件和岩石中Ca的含量。標志元素是CaMg,標志化合物主要是Ca、Mg的碳酸鹽。Si、Fe、Al等很少移動。粘土礦物以水雲母- 蛭石為主。呈鹼性反應。

矽鋁風化殼

處于第三時期。形成于暖溫帶、溫帶和寒溫帶半濕潤條件下。易溶鹽類淋失殆盡,碳酸鹽也基本淋失。標志元素是 H、Al、Fe、Si,標志化合物為Al2O3、Fe2O3和SiO2等。Fe從矽酸鹽礦物中分離出來,由低價氧化物變成遊離的氫氧化物,風化殼呈褐色或棕色。風化殼中Ca、Mg、K、Na的氧化物含量減少,矽鋁率稍為變小。粘土礦物為 2:1型,蛭石和過渡礦物有明顯增加。呈中性或微酸性反應。

富鋁風化殼

處于第四時期。形成于濕潤的熱帶、亞熱帶,風化作用強烈,元素遷移活躍。矽酸鹽原生礦物基本分解,矽強烈淋失,而Fe、Al、Ti的水化氧化物相對積聚,風化殼呈鮮明的紅色。標志元素是H、Al、Si、Mn、Fe,標志化合物為Al2O3、Fe2O3、SiO2的水化物。風化殼的矽鋁率在2以上,粘土礦物以高嶺石和三水鋁礦為主。呈酸性反應。

風化殼

漬水風化殼

長期處于淹水還原條件下,Fe、Mn還原,使原來包裹土粒和結構物體表面的膠膜消散,並沿剖面向下移動,發生漬水離鐵作用,並在一定部位出現銹紋和銹斑。標志元素是Fe、Mn,標志化合物是Fe、Mn的化合物。這個類型可以發育在上述各類型風化殼上。

按氧化還原概念,風化殼可分成氧化系列和還原系列兩類。按物質平衡,風化殼可分成淋溶型(負的)、累積型(正的)和過渡型(對于一些化學元素是正的,而對于另一些化學元素是負的)。按風化殼形成年代,風化殼可分成現代風化殼(第四紀或在冰後期形成)和古風化殼(第四紀前形成)。

其他信息

風化程度

風化殼中岩石的風化程度是因深度而不同的,表層風化程度較深,深處風化程度較淺,以致逐漸過渡到未風化的母岩。

風化殼的厚度

取決于氣候、地形、構造等許多因素。一般說來,在氣候濕熱、地形平坦、構造活動比較穩定的地區,風化作用較強,剝蝕作用較弱,風化殘餘物質易于儲存,故風化殼厚度較大。在相反的條件下,風化殼厚度就較小,以至為零。

時期

風化殼分為現代的和古代的,兩者常以第三紀作為劃分界限。由于儲存條件的限製,古風化殼大都已殘缺不全了。另外,古風化殼由于已經經歷了成岩作用及後生作用的變化,它們已與現代的風化殼有很大的不同,它們實際上已經算是沒有經過搬運的沉積岩了。古風化殼有很大的地質意義和經濟意義,因為它是地殼上升、沉積間接、不整合的重要的標志,是古氣候、古地理分析的重要依據,其中常蘊藏著一些重要的金屬和非金屬礦床(如高嶺石礦、鋁土礦、鐵礦、鎳礦等),在古風化殼中或其下帶可以形成油氣藏,如潛山油氣藏。

風化殼垂直分帶

土壤層、殘積層、半風化層。    

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