影響岩石風化作用的因素

大自然工作坊

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前言

風化作用的速度主要取決於自然地理條件和組成岩石的礦物性質。

一、氣候條件

氣候寒冷或乾燥地區，生物稀少，寒冷地區降水以固態形式為主，乾旱區降水很少。以物理風化作用為主，化學和生物風化為次。岩石破碎，但很少有化學風化形成的粘土礦物，以生物風化為主形成的土壤也很薄。

氣候潮濕炎熱地區，降水量大，生物繁茂，生物的新陳代謝和屍體分解過程產生的大量有機酸，具有較強的腐蝕能力，故化學風化和生物風化都十分強烈，形成大量粘土，在有利的條件下可形成殘積礦床。可形成較厚的土壤層。

不同氣候帶風化作用的強度和深度

（據W.K.漢都林，1990）

二、地形條件

地形影響氣候，間接影響風化作用;另一方面，陡坡上，地下水位低，生物較少，以物理風化為主. 地勢平坦，受生物影響較大，化學風化作用為主。

三、岩石性質

1. 成分

(1)岩漿岩比變質岩和沉積岩易於風化。岩漿形成於高溫高壓，礦物質種類多(內部礦物抗風化能力差異大).

(2) 岩漿岩中基性岩比酸性岩易於風化，基性岩中暗色礦物較多，顏色深，易於吸熱、散熱.

(3) 沉積岩易溶岩石(如石膏、碳酸鹽類等岩石)比其它沉積岩易於風化.

差異風化：在相同的條件下，不同礦物組成的岩塊由於風化速度不等，岩石表面凹凸不平; 或由不同岩性組成的岩層，抗風化能力弱的岩層形成相互平行的溝槽，砂岩、頁岩互層，頁岩呈溝槽。通過差異風化，我們可以確定岩層產狀。

花崗閃長岩中閃長岩包體差異風化現象

2. 岩石的結構構造

(1) 岩石結構較疏鬆的易於風化; (2) 不等粒易於風化，粒度粗者較細者易於風化; (3) 構造破碎帶易於風化，往往形成窪地或溝谷。

球形風化： 在節理髮育的厚層砂岩或塊狀岩漿岩中，岩石常被風化成球形或橢圓形，這種現象叫做球形風化，它是物理風化為和化學風化聯合作用的結果。

球形風化的主要條件有：(1)岩石具厚層或塊狀構造;(2) 發育幾組交叉裂隙;(3)岩石難於溶解;(4)岩石主要為等粒結構。 被三組以上裂隙切割出來的岩塊，外部稜角明顯，在風化作用過程中，稜角首先被風化，最後成球狀。

影響岩石硬度的因素也可分為自然因素和工藝因素兩大類：

(1)岩石中石英及其他堅硬礦物或碎屑含量愈多，膠結物的硬度越大，岩石的顆粒越細，結構越緻密，則岩石的硬度越大。而孔隙度高，密度低，裂隙發育的岩石硬度將會降低。

(2)岩石的硬度具有明顯的各向異性。但層理對岩石硬度的影響正好與對岩石強度的影響相反。垂直於層理方向的硬度值最小，平行於層理的硬度最大，兩者之間可相差1.05～1.8倍。岩石硬度的各向異性可以很好地解釋鑽孔彎曲的原因和規律，並可利用這一現象來實施定向鑽進。

(3)在各向均勻壓縮的條件下，岩石的硬度增加。在常壓下硬度越低的岩石，隨著圍壓增大，其硬度值增長越快。

(4)一般而言，隨著載入速度增加，將導致岩石的塑性係數降低，硬度增加。但當衝擊速度小於10m/s時，硬度變化不大。載入速度對低強度、高塑性及多孔隙岩石硬度的影響更顯著。

在測量岩石硬度的過程中，應注意區分造岩礦物顆粒的硬度和岩石的組合硬度。前者主要影響鑽掘工具的壽命，而後者則對鑽進中的機械鑽速起重大影響。

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來源：海寧中學地理組

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