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地理知识最全汇总

01

风化作用

风化作用是指地表或接近地表的坚硬岩石、矿物与大气、水及生物接触过程中产生物理、化学变化而在原地形成松散堆积物的全过程。

02

风化作用的类型

物理风化

矿物和岩石在地表大气温度变化、水体的冻融等的影响下原地发生机械崩解、破裂的作用。物理风化作用只使岩石发生崩解而不改变其化学成分。常见的物理风化的方式有温差风化、冰劈风化（冻融风化）、盐类结晶与潮解作用和层裂作用。

（1）温差风化：大气温度周期性变化引起岩石破裂的作用。岩石是热的不良导体，在长期的昼夜、季节性温差变化的影响下，岩体表里受热不均，胀缩交替，反复进行，致使岩石表里间产生裂隙甚至崩解成碎块。若岩石中矿物的热膨胀系数各不相同，温差变化，还会削弱矿物间的结合力，致使部分矿物脱落。（如下图）

（2）冰劈风化（又称冻融风化）：岩石裂隙中的水冻结成冰，使岩石受撑而破裂的作用。渗入岩石裂隙的水，在气温降到0℃以下时结成冰，体积膨胀。当气温回升到0℃以上，冰融化为水，渗入新裂开的部位。气温在0℃上下波动，冻结-融化反复发生，最后岩石裂为碎块。

▲岩石冻融风化后破碎

（3）盐类结晶和潮解作用：在干旱、半干旱气候区，蒸发量大，岩石裂缝中的含盐溶液易于饱和而结晶。结晶时体积增大，对两壁也施加压力。当空气湿度增加时，已结晶的盐类又潮解为溶液，进一步渗入岩石内部。盐类的结晶-潮解反复进行，使岩石破裂。

（4）层裂作用：上覆岩层被剥蚀后，致密块状岩浆岩（如花岗岩）由于释重减压而产生向上和向外侧的膨胀作用，形成与岩体表面大致平行的“洋葱式”分离薄层，又称层状剥落。（如下图）

随着物理风化作用的进行，风化的岩体裂隙度增大，渗透性增强，风化碎屑的直径变小而表面积逐渐增大，这就为化学风化作用的进行创造了条件。

【典例】石蛋：花岗岩“石蛋”是花岗岩球状风化的产物。一般认为花岗岩在抬升过程中先产生节理（花岗岩体中存在着一定走向的裂隙，地质学上称节理），当岩石出露地表接受阳光、空气、冰楔（结冰的冰块）、生物、水等风化时，由于棱角突出，易受风化（角部受三个方向的风化，棱边受两个方向的风化，而面上只受一个方向的风化），故棱角逐渐缩减，最终趋向球形。这样的风化过程称为球状风化或石蛋化。

化学风化

指岩石在大气、水与生物作用下发生分解进而形成化学组成与性质不同的新物质的过程。

具体表现：岩石中的矿物从生成环境转入地表时失去稳定性，沿裂隙和节理发生水化、水解、溶解和氧化作用。地理图文综合整理

水化作用：岩石矿物吸收水分后变为含水矿物。具体表现：岩石体积膨胀、硬度降低、抵抗风化能力削弱，并对周围岩石产生压力。（比如硬石膏水化为石膏。）

水解作用：指岩石矿物遇水分解过程。水体进入地表岩石，水中的氢离子和矿物的盐基离子发生交换形成可溶性盐类。（比如正长石水解成高岭土、SiO2溶胶和K2CO3离子溶液。）

溶解作用：指岩石中的无机矿物不同程度溶解于水中并带走，难溶物质残留原地、岩石孔隙度增加、强度降低的过程。

氧化作用：指岩石矿物被大气游离、水体溶解氧化，形成高价化合物的过程。（比如黄铁矿在湿润条件下的氧化铁、硫均被氧化，硫酸将进一步形成各种硫酸盐。）

【注意】在化学风化过程中，水化、水解、溶解和氧化作用往往同时进行，且效果相同，即破坏原有岩石矿物，部分活跃元素分离且流失，较稳定的元素形成新的粘土矿物。化学风化的强度取决于温度、湿度和水溶液中的pH值。气候炎热潮湿及水溶液呈酸性等条件有利于化学风化。

生物风化

生物死亡后，腐烂分解形成一种腐植质(胶状的物质)，是一种有机酸，对岩石起腐蚀作用。

地壳表层岩石经机械破碎，化学风化后形成的松散物，再经过生物的化学风化作用，增加了有机物质---腐殖质，这种具有腐殖质、矿物质、水和空气的松散物质叫做土壤。

生物风化作用通常伴随着其他两种风化作用进行。

▲植物根劈作用

03

影响风化作用的因素

风化作用的速度主要取决于自然地理条件和组成岩石的矿物性质。

岩石的特性

这是影响风化作用的内在因素。岩石的种类，造成矿物的物理和化学性质，岩石的结构和构造都影响风化作用。

一般来说，岩石形成时的温度、压力等条件与地表相差越大，岩石易风化。多种矿物组成的岩石，因各种矿物热胀系数不同而比单矿物组成的岩石易风化。深色矿物比浅色矿物吸热、散热均快，故含深色矿物多的岩石不易风化。造岩的组成矿物颗粒粗、粒径不均匀的比细而均匀的易受温差风化。此外，岩石中胶结物的成分和胶结方式、岩石裂隙发育程度等，也都影响岩石的抗风化能力。

气候条件

气候是影响风化作用的基本因素。大气温差变化越大，物理风化作用越强；

水量充足有利于物质间的化学反应；生物，尤其是植物的大量繁殖促进生物风化等。不同气候带的风化作用类型和发育程度不同。

极地严寒，降水以雪为主，物理风化最为强烈，几乎没有化学风化。

热带、亚热带高温多雨，化学风化强烈，常可达到风化作用的终极阶段。

温带，气候条件适中，化学风化和物理风化发育程度大致相当。干旱荒漠区温差大，雨量小，物理风化作用很强烈。（如下图）

地形

地形可影响局部气候条件，间接影响风化作用；

中低纬度高山地区的不同高度上有着不同的气候带；山脉坡地的朝向造成不同的局地小气候，因而风化类型、风化产物有不同。地形的陡缓则直接影响风化作用的进展状况和风化产物保存条件。地形平缓，地下水位高，有利于化学风化和风化产物的保存，残积层厚有利于风化作用发展到最后阶段。地形陡峻，利于水的排泄，元素容易迁移，风化产物不易保存，因而残积层薄，物理风化比较显著。

什么是地质中的变质作用（一）

变质作用是三大岩类转化的必要步骤之一，其主要指的是岩石在基本固体的状态下收到温度、压力、化学活动性流体的影响加之物理条件改变所产生的改变其结构、构造和矿物成分并且转变为新的岩石的过程。

三大岩类转化——变质作用分辨特点

岩石状态：

未发生明显的熔融状态，变质作用与岩浆作用区分界限是非常清楚的

埋藏深度：

变质作用一定是发生在地表一定深度以下，地表发生的风化作用和其他作用引起的岩石变化则不能归属于变质作用

在十九世纪中旬，最早是在欧洲地质学家发现同一块岩石上或同一组岩石上发生了明显了结构变化以及矿物成分过渡，并且都不同于原岩的地质现象。例如：黏土类矿物变质成为白云母和绿泥石；沉积类矿物变成云母片岩。其显著特征就是在变质作用之后的岩石同样能显示出原来原来岩石的一部分特征比如原岩为沉积岩是内涵的化石残余，并且命名为“Metamorphism”即“变质现象”。

变质作用发生的环境，350摄氏度以下被称为低级变质，350摄氏度到550摄氏度被称为中级变质，550摄氏度以上被称为高级变质。

变质作用目前发现最早的变质作用年代是太古宙，因为三大岩类的转化不停在转化至今仍然有变质作用在发生。目前已经发的最早变质岩距今28亿年。充分可以说明太古宙变质作用就应开始。就目前而言，具有合适环境的地层中变质作用仍在发生，例如具有较高地热梯度的岛弧底部和大洋中脊。

岩石变质的根本原因是地质环境的改变，应该说，控制变质作用的根本因素是地质因素，如：大地构造位置（岛弧、海沟、洋中脊等）、构造过程（沉降、隆升等）、岩浆作用等。然而，从物理化学角度看，尽管控制变质作用的地质因素多种多样，但都可以抽象出温度（Ｔ）、压力（Ｐ）、流体成分（ｘ）、时间（ｔ）等物化因素，这也是将物理化学引入岩石学的出发点。变质过程中最重要变化是矿物成分变化。变质岩形成于地下一定深处的Ｐ－Ｔ条件下，其矿物组合与一定的Ｐ－Ｔ条件相适应。当Ｐ－Ｔ条件改变时，就会变得不稳定，而发生化学反应（变质反应）形成新Ｐ－Ｔ条件下稳定的新的矿物组合。由此可见Ｔ、Ｐ作为变质因素的重要性。

（一）温度（Ｔ）

变质作用最低温度由成岩作用向变质作用的转化所记录（图１４－３），通常为１５０～２００℃。变质作用高温限由变质作用与岩浆作用的转化限定。如图１４－３所示，变质作用条件与岩浆作用条件间有一个范围广大的Ｐ－Ｔ过渡区。由于地壳平均成分为长英质，通常认为这个过渡区在简化花岗岩系统过量水固相线（ＥＨＧＳ）和干固相线（ＤＧＳ）之间。

温度升高有利于吸热反应（如上述之方解石＋石英＝硅灰石＋ＣＯ２↑反应）、温度升高可大加快变质反应速率和晶体生长，是变质结晶的决定性因素。温度升高还可改变岩石的变形行为，从脆性变形向塑性变形转化。温度升高还会通过脱水反应、脱碳酸反应形成变质热液作为催化剂、搬运剂和热媒介对变质作用施加影响。此外，温度升高还会导致部分熔融而发生混合岩化。正因为温度对变质作用的主导作用，通常按温度将变质作用划分为很低级（ＶＬＭ）、低级（ＬＭ）、中级（ＭＭ）、高级（ＨＭ）等４个变质级（ｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｃｇｒａｄｅ）。不同变质级的变质岩有不同的成分、结构、构造等基本特征。

（二）压力（Ｐ）

地下变质环境中压力主要有负荷压力（ｌｉｔｈｏｓｔａｔｉｃｐｒｅｓｓｕｒｅ）、定向压力（ｄｉ-ｒｅｃｔｅｄｐｒｅｓｓｕｒｅ）等两种压力。负荷压力Ｐｌ主要来自上覆岩石柱，是一种各向相等的均匀应力。定向压力来自构造运动（如挤压、剪切），是一种差异应力。两种应力状态下结晶形成的岩石即使成分相同也具有不同的面貌。均匀应力状态下结晶形成的岩石，矿物随机分布，具有块状构造等无定向构造，如花岗岩（图１４－４ａ）；差异应力状态下结晶形成的岩石，矿物定向排列，具有片麻状

等定向构造，如花岗质片麻岩（图１４－４ｂ）。侵入岩多形成于均匀应力状态下，岩石多具无定向构造。而变质岩则相反，除少数情况如产在侵入体接触带的接触变质岩接近形成于均匀应力状态下，岩石具无定向构造外，大多数变质岩形成于差异应力状态下，岩石具各种定向构造。这是变质岩与火成岩的主要差别。

自地表往下，压力（负荷压力）大致以０．０２９ＧＰａ／ｋｍ速率随深度增加而增加。平均稳定大陆地壳厚３５ｋｍ，其底部压力约０．１ＧＰａ。现代和新生代造山带观察到的大陆地壳最大厚度约７０ｋｍ，其底部压力约２．０ＧＰａ。根据地质压力计测定，现今出露在地表变质岩大多数在压力０．１～１．０ＧＰａ、深度约３～３５ｋｍ范围内结晶。在更浅的深度，温度通常太低而不能引起结晶作用。而在更大深度变质作用必定是广泛的，但形成的变质岩很难能够抬升出露地表。

温度和压力都是变质作用的重要因素，但二者不是孤立的。从地表往下，随着深度增加，压力增大，温度也增加。温度对压力（深度）的改变率即地热梯度反映了温度和压力的联合作用。实际变质地体岩石矿物组合记录的“地热梯度”称为视地热梯度，它反映了一个地区变质作用的特点。

区域变质作用(二）

区域变质作用(regional metamorphism)是在广大范围内发生并由温度、压力及化学活动性流体等多种因素共同引起的一种变质作用。

区域变质作用影响的范围可达数千至数万平方千米，影响深度可达30km以上。区域变质作用的温度下限(最低)为200~300℃，上限(最高)为700~800℃，静压力随深度不同，变化在几十兆帕到1000多兆帕之间。除静压力外，还存在着较强的定向压力作用，它们在变质过程中常起着重要作用。区域变质作用的方式包括重结晶作用、变质结晶作用和交代作用等多种，其中尤其以变质结晶作用最为普遍，这些方式共同改造了原岩的矿物成分及结构、构造。

区域变质作用的发生常常和构造运动有关。构造运动可以对岩石施加强大的定向压力，使岩层弯曲、柔皱、破裂;也可以使浅层岩石沉人或卷入地下深处，遭受地热增温和围压的作用。构造运动还能导致岩浆的活动，从而带来热量和化学物质;或者导致深部热液的向上运移。此外，由构造运动所造成的破裂，又是热能、化学能及化学活动性流体在变质区内传递、渗透的良好通道。因而，构造运动为岩石的区域变质创造了物理、化学条件。

区域变质作用按照所处的压力(围压)与温度环境的不同可概略地分为下列三种类型:

低压区域变质作用发生的深度较浅，一般小于15km;围压较小，一般为200~400MPa;温度通常较高，可高达600℃以上;局部或暂时性的地温梯度很高，约25~60℃/km，通常属于高热流或地热异常区。区内中、酸性岩浆活动强烈，温度是引起岩石变质的主要因素。低压区域变质作用类似于接触变质作用，但它以分布更广，不受接触变质晕限制，形成的变质岩具有定向构造(即存在动压力作用)等特征与接触变质作用相区别，但这两者之间又存在过渡性。低压区域变质作用以出现红柱石、青石、矽线石等低压、高温型的变质矿物为特征。例如泥质岩经低压区域变质作用可形成红柱石片岩。中压区域变质作用发生的深度较大，一般大于10km;围压也较大，一般300~800 MPa;区域地温梯度中等，一般16~25.℃/km，平均20℃/km;温度随深度不同而不同，一般为300~600℃。中压区域变质作用是区域变质作用中最常见和最重要的类型在自然界中分布最为普遍，它与低压区域变质作用之间并没有严格的界限，表现出过渡的关系。

高压区域变质作用发生的深度大，一般大于10km;围压大，一般300~1000MPa，甚至可更高，并且伴有强的构造动压力作用;温度较低，一般只有200~400℃;局部或暂时性的地温梯度很低，一般7~16℃/km，平均只有10℃/km左右。高压区域变质作用往往与构造运动将地表或浅部岩石快速卷入地下深处有关，造成了原岩的低温、高压变质环境。这种变质作用以出现蓝闪石、硬玉等高压、低温型的变质矿物为特征。例如泥质岩经高压区域变质作用可形成蓝闪石片岩。

区域变质作用是变质作用中最主要的类型，自然界的各种原岩都可以被区域变质作用所改造。例如，石灰岩可变质成为大理岩;石英砂岩可变质成为石英岩;泥质岩类随着变质程度的加深而逐步脱水变质成为板岩→千枚岩→片岩→片麻岩→麻粒岩;中、酸性的岩浆岩可变质成为片麻岩→麻粒岩;偏基性的岩浆岩可逐步变质为片岩→角闪岩等等。在区域变质作用的地区，从平面上看，变质作用的强度往往具有一定的空间分布规律，一般中心部位变质程度较高，向边缘变质程度逐渐降低，形成一种变质强度的分带现象。

混合岩化作用（三）

混合岩化作用(migiatization)是由变质作用向岩浆作用过渡的一种超深变质作用。其最主要特征是，原岩局部或部分重熔的熔体物质与尚未重熔的固态物质发生互相交叉与混合。混合岩化作用通常是区域变质作用在地热流增高条件下，进一步发展的结果。随着区域变质程度的不断加深、变质温度的逐渐升高，原岩中某些熔点较低的矿物和岩石组分(主要是偏酸性成分)开始发生重熔、分异、聚集，可一直发展到几乎全部重熔，这整个阶段都属于混合岩化作用阶段。所以，混合岩化作用随着其程度的不同，其参与混合的融体与固体之间的比例有很大的变化范围。混合岩化作用形成的岩石称为混合岩。

混合岩化作用发生的深度较大，其温度通常很高，一般达600℃以上，其中地热增温和热液增温是温度升高的重要原因:压力一般中等;化学活动性流体或热液十分普遍，并起着十分重要的作用，如引起原岩中的一些组分熔点降低，导致交代作用等。由于长石石英等浅色矿物的熔点偏低，且在热液的作用下易被交代、置换而进入流体中，所以混合岩化中的熔体部分一般为偏酸性物质，或者说是偏花岗质物质，它们常呈眼球状、脉状、树枝状、肠状等形态穿插于未熔融的固体之间，通常被称为脉体或浅色体。而未熔融的物质由于包含许多暗色矿物，一般颜色较深，通常称为基体或暗色体。所以，混合岩一般由基体和脉体两部分组成。

混合岩的条带状构造(左)和肠状构造(右)

(据K.R.Mehnert，1968)

04

试题链接

【2016海南卷】地表或接近地表的岩石，在温度变化等的作用下，在原地发生机械破碎而不改变岩石化学成分的作用叫物理风化作用。通常情况下，气温日较差大的地区，物理风化作用强烈。据此完成19-20题。

19. 如果不考虑其他因素，在北半球中、高纬度地区物理风化作用最强的坡向是

A. 东北坡 B. 西北坡

C. 东南坡 D. 西南坡

20. 地球表面物理风化作用最弱的自然带是

A. 温带荒漠带

B. 温带草原带

C. 热带雨林带

D. 亚寒带针叶林带

【参考答案】

19.D 根据材料，物理风化强烈的地区为气温日较差大的地区。同一山体中，夜晚不接受太阳辐射，不太坡向温度差异不大，所以温差主要取决于白天温度。北半球中、高纬地区，太阳主要位于南边，南坡接受的太阳辐射多，温度高于北坡.根据所学知识我们知道，在一天中最高温出现在午后两点左右，此时太阳位于西南方位，可以推断西南坡维持热量平衡的时间比东南坡更长，温度能达到更高，昼夜温差更大。故选D。

20. C 物理风化作用最弱的也就是气温日较差最小的地区，气温日较差主要受天气、海拔、下垫面等因素影响，四个地区中，热带雨林带地区多阴雨天气，植被覆盖率，地表水分多，气温日较差是最小的。故选C。

本组试题以自然界的物理风化为题材，通过对物理风化的定义，提示考生关注影响物理风化作用的主要因素。风化可以分为物理风化、化学风化和生物风化。物理风化又可以分为由于温度变化产生的热胀冷缩作用下产生的机械破碎和由于结冰融冰导致岩石反复受力产生的破碎（寒冻风化）。

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