什么是岩石风化?

[拼音]：yanshi fenghua

[外文]：rock weathering

地表岩石遭受太阳辐射、水、空气和生物等作用而发生的物理性状和化学成分的变化。风化作用可使坚硬完整的岩石逐渐解体，由大块变成小块，最终形成松散的土。岩石风化状况常影响水工建筑物的选址、设计和施工。

风化作用破坏岩石的方式主要有两种，即物理风化和化学风化。这两种风化作用同时发生，并相互影响和增强。在不同气候条件下，一个地区往往以某种风化作用为主导。如在湿热地区，化学风化比较强烈，而在干冷地区，则以物理风化为主。

岩石在各种机械应力作用下碎裂成小块的过程，也称崩解作用。物理风化不改变岩石的化学成分，但为化学风化的深入发展创造了有利的条件。造成岩石崩解或碎裂的主要作用有：

（1）冰冻作用：又称冰楔作用，即渗入岩石中的水冻结时体积膨胀而把岩石撑裂。这种作用大多发生在一年中有多次冻融循环的气候区。

（2）膨胀作用：在地下深处形成的岩石大多受到很高的围限压力，当地壳上升遭受侵蚀，上覆荷载解除后应力释放，岩石随着发生膨胀。卸荷膨胀常常形成大面积的平行地表的裂隙，这种作用也称层裂作用。

（3）胀缩作用:由于温度变化而引起的膨胀和收缩的交替作用使岩石破坏。组成岩石的多种矿物热膨胀率各不相同，在太阳辐射热的影响下，在日夜温度变化剧烈的地方，岩石中各矿物的温度升降和体积胀缩不一致，而在岩石内部产生压应力和张应力，长期交替变化可削弱矿物颗粒间的连接而发生破坏。

（4）动植物影响：植物根系对岩石裂隙的楔入与撑开作用，蚂蚁、蚯蚓搬运地下泥粒到地表等，通常也被认为是一种有影响的机械作用。

在水、水溶液或水气的化学作用下发生的岩石破坏作用，又称分解作用。化学风化不仅使岩石破坏，还使岩石的矿物成分和化学成分发生变化，产生新的矿物。化学风化作用的主要方式有：

（1）水解作用:矿物与水发生反应而产生的分解作用。例如橄榄石在水的作用下，矿物可以全部分解。又如含游离CO2的水溶液可以引起长石的水解作用而生成高岭石和含硅酸的水溶液。

（2）碳酸化作用:含游离CO2的水与金属离子发生反应形成碳酸盐。参加反应的金属离子可从硅酸盐类矿物中分解出来。例如正长石经过风化后与碳酸相遇时，便产生碳酸钾。

（3）氧化作用：空气、雨水或地下水中的氧与矿物化合成氧化物的作用。对含铁高的矿物这种作用最活跃。硅酸盐矿物中的铁和氧结合常常形成赤铁矿和褐铁矿。

（4）水化作用：水分子进入矿物中的作用，其结果是矿物发生膨胀，引起崩解。长石形成粘土的水解作用加上矿物的水化作用引起的膨胀可能是花岗岩风化和崩解的主要原因。

地表岩石在长期风化作用下，常常形成厚度不等的风化壳。由于各地气候条件的不同和风化作用的因素、方式、强度及母岩性质的差异，风化壳在垂直剖面上往往形成不同性状和结构的风化层。层与层之间一般是连续过渡的，但每层也具有一定的特征，反映风化发育程度的不同。

在工程地质领域中，通常根据岩石的褪色度、矿物蚀变、结构崩解或破裂程度和物理性质的变化或差异进行风化岩体的分层。一般分为以下各层：

（1）全风化层:母岩的结构和构造全部破坏并分解成土或砂。

（2）强风化层：母岩部分分解或崩碎为土，新鲜或褪色的岩石呈不连续的骨架或心石，岩石整体强度显著丧失。

（3）中等风化(弱风化)层:岩石大部分变色，裂隙面有浸染和矿物风化蚀变，岩石强度比新鲜岩石明显减弱，但岩石整体强度仍然存在。

（4）微风化层：仅裂隙面有浸染或轻微的风化现象，岩石整体强度无变化。

（5）新鲜岩石：仅个别裂隙有轻微褪色，全部岩石呈新鲜状态，矿物晶体明亮。

参考书目

F.普雷斯、R.锡弗尔著，高明修、沈德富译:《地球》，科学出版社，北京，1986。(F. Press and R.Siever，Earth，2nd ed.，W.H.Freeman，San Francisco，1978.)F.G.Bell，Engineering Geology and Geotechnics，Newnes-Butterworths， London， 1980.