物理风化

正文

（图）物理风化

名词解释

风化作用：由于温度的变化、大气(氧气)、水溶液以及生物的作用，使地表岩石或矿物在原地发生物理、化学变化的过程叫风化作用。它发生以后，原来高温高压下形成的矿物被破坏，形成一些在常温常压下较稳定的新矿物，构成陆壳表层风化层，风化层之下的完整的岩石称为基岩，露出地表的基岩称为露头。

物理风化定义：地表岩石发生机械破碎而不改变其化学作用，也不形成新矿物的作用称为物理风化。

物理风化产物：岩石碎屑、矿物碎屑

现象特征

（图）可可西里山北坡的风化地貌

最常见的风化现象是岩石的球状分化，这是因为岩石的外层易发生成层裂开和鳞片状剥落的缘故，兼之岩石内常有相互交错的裂缝，沿裂缝风化最深，稜角磨得最圆。在悬崖陡坡上的岩石，因风化而发生崩落，裂解下来的石块沿山坡流动，最后在山坡脚下稳定的地方堆积下来，形成上尖下圆的锥形体，称倒石锥。如果是一个平缓的山坡，崩落下来的岩块杂乱地堆积在那里，形成石滩或石海。

风化原理

石材在开采前和使用后，因受自然环境冷热、雨雪、雾霜、辐射、地震等交替进行，使岩石的颗粒结构之间发生断裂、移位、拉开、折皱等形态变化，而局部的变化由表面逐渐向里，由小变大，由边部到中心、由粗变细，终使石材变成松散、破碎状态。

风化方式

（图）岩石的物理风化

原因：岩石为热的不良导体，白天升温、晚上降温，导致内部温度的差异，使岩石内部产生引张力，使岩石产生裂缝；

岩石是不同矿物的集合体，不同矿物的热膨胀系数不同，岩石升温产生不均匀膨胀，使岩石产生裂缝。

既是同种矿物，由于矿物排列的方向不同，也会产生差异膨胀，从而导致岩石开裂。结果使岩石层层剥落

冰劈（冰楔）作用

孔隙中的水结冰膨胀撑裂岩石，水结冰时，体积增加9%左右，所产生的压强可达2000kg /cm2 。在寒冷地区，由于昼夜温度变化较大，石材内和外表的水分在石材的孔洞、缝隙、装饰缝、安装缝之间交替冻结—融化—再冻结—再融化，由于水与冰的膨胀与收缩力反复进行，终造成石材表面和近表面的结构松动与裂隙，使石材碎裂。石材的冻融风化发生在石材孔洞较大，吸水率较大，密度相对小的品种上比较明显。

盐分结晶的撑裂作用

当岩石中的水溶解了大量盐类时，一旦水分蒸发，浓度逐渐达到饱和，盐类再结晶，体积增大，从而产生很大的膨胀力，其机理与冰劈作用类似。

岩石卸荷而引起的剥离作用

上覆岩石剥去后，压力减低，下伏岩石膨胀产生层裂

影响因素

（图）红色砂页岩物理风化

气候寒冷或干燥地区，生物稀少，寒冷地区降水以固态形式为主，干旱区降水很少。以物理风化作用为主，化学和生物风化为次。岩石破碎，但很少有化学风化形成的粘土矿物，以生物风化为主形成的土壤也很薄。气候潮湿炎热地区，降水量大，生物繁茂，生物的新陈代谢和尸体分解过程产生的大量有机酸，具有较强的腐蚀能力，故化学风化和生物风化都十分强烈，形成大量粘土，在有利的条件下可形成残积矿床。可形成较厚的土壤层。

地形条件

地形影响气候，间接影响风化作用；另一方面，陡坡上，地下水位低，生物较少，以物理风化为主. 地势平坦，受生物影响较大，化学风化作用为主。

岩石性质

成分

(1)岩浆岩比变质岩和沉积岩易于风化。岩浆形成于高温高压，矿物质种类多(内部矿物抗风化能力差异大).

(2) 岩浆岩中基性岩比酸性岩易于风化，基性岩中暗色矿物较多，颜色深，易于吸热、散热.

(3) 沉积岩易溶岩石(如石膏、碳酸盐类等岩石)比其它沉积岩易于风化.

差异风化：在相同的条件下，不同矿物组成的岩块由于风化速度不等，岩石表面凹凸不平；或由不同岩性组成的岩层，抗风化能力弱的岩层形成相互平行的沟槽，砂岩、页岩互层，页岩呈沟槽。

岩石的结构构造

岩石结构较疏松的易于风化；不等粒易于风化，粒度粗者较细者易于风化；构造破碎带易于风化，往往形成洼地或沟谷。

参考资料

[1]中国石材网 http://news.stonebuy.com/2008/07/2008715837738.html