微专题——风化作用
岩石的风化是地表常见的一种自然地理过程，几乎到处都能发生。无论怎样坚硬的岩石，一旦出露或者接近地表，直接与水圈、大气圈、生物圈接触，在地表的物理和化学环境作用下，都会逐渐发生疏松、崩解和化学成分的改变，变成大小不等的岩屑和土层。岩石发生物理的和化学的变化成为风化。引起岩石变化的作用成为风化作用。
物理风化作用是指岩石发生物理疏松崩解等机械破坏过程，一般不引起化学成分的改变。
在污染严重的大城市和工业区，雨水常常成稀薄的酸雨，它对石灰岩、大理石建筑物有强烈的腐蚀作用，发生的化学反应成石膏。而石膏的结晶作用，使岩石薄片状崩解下来，这种作用应属于机械风化作用，但它又是化学作用的反应。
Ca(HCO2)2
气候对岩石风化的影响
在自然界中，气温的高低及降水量的多少等因素明显受所在地区所处的纬度、地形以及距离海洋远近等因素的控制。
风化壳与岩石风化作用息息相关，图中可以看出：
在不同气候带，岩石风化的性质与特点不同；不同气候带中温度、降水量与植被之间的相互关系及其对风化作用的影响。
在两极及低纬度的高山区，气候寒冷，水的活跃程度低，植被较少，化学风化缓慢而微弱，冰劈作用极为突出，岩石易破碎成为具有棱角状的粗大碎块。
在湿热气候区，气温高，降水量大，植物茂密，微生物活跃，化学风化和生物风化进行得快速而充分，风化作用的深度达数十米以下，形成巨厚的风化层。
在干旱区，仍以物理风化为主导，化学风化较弱，岩石多风化成为棱角状碎屑；由于雨水少，蒸发强烈，易溶矿物也难于溶解。
地形对岩石风化的影响
包括地势的高度、起伏程度以及山坡的朝向等因素。
地势的高度影响到气候。例如，中低纬度的高山区具有明显的垂直气候分带：山麓气候炎热，而山顶气候寒冷，不同高度带的植物群面貌显著不同。因而，风化作用的类型和方式随高度而变化。
地势的起伏程度对于风化的性质与特征具有重要的控制意义。
在地势起伏大的山区，或在巨大的悬崖陡壁上，各种风化产物均易被其他外力作用搬离，难以在原地残留，因而这里基岩多裸露，风化十分快速，物理风化极为活跃。
在地势低缓地区，风化产物多残留原处，或只经过短距离的运移便在低洼处堆积下来，形成较厚的覆盖层，从而减轻温度变化对下伏基岩的影响，降低风化作用的速度。
低山丘陵或宽缓的分水岭地区，风化速度中等，但化学风化作用影响深度较大，对风化产物的发育与保存较为有利。
山坡的朝向涉及气候和日照强度，对中、低纬度山区的风化作用尤为重要。如，山的向阳坡日照强，冰雪易消融；而山体的背阳坡日照短，冰雪可能常年不融。两者的岩石风化特点显然有别。
岩石特征对岩石风化的影响
岩石成分
岩石抗风化能力的强弱与它所含矿物的成分、不同矿物的含量有密切关系。
1.岩石的矿物成分
主要造岩矿物抗风化能力由小到大的次序是：橄榄石、钙长石、辉石、角闪石、钠长石、黑云母、钾长石、白云母、黏土矿物、石英、铝和铁的氧化物；方解石也属于易风化矿物。
可见，矿物在风化过程中的稳定性与其在鲍温反应系列中晶出的顺序有关，结晶越早的越不稳定，结晶越晚的越稳定。因而就火成岩论，由铁、镁质矿物和基性斜长石组成的超镁铁质岩石和镁铁质岩石最容易风化，酸性火成岩较难风化，中性火成岩则介于其中。
沉积岩是在近地表环境下形成的，性质相对稳定。如常见的石英岩和石英砂岩，其主要成分为石英，抗风化能力强，地形上常呈突出的地形。黏土岩的化学性质较稳定，物理风化为主，但是因岩石的强度低，在剥蚀作用的参与下往往成为低地。石灰岩在干寒地区以机械风化为主，在湿热地区则化学风化突出。硅质岩除少数非晶质结构者外，一般难以化学风化。变质岩的风化性能也因其成分而有差别。
2.岩石的结构、构造
岩石中矿物和碎屑物颗粒的粗细、分选程度及胶结程度等决定着岩石的致密程度和坚硬程度，从而影响到岩石的风化。如，疏松多孔或粗粒多孔的岩石比细密而坚硬的岩石易于风化。
至于岩石成层的厚薄、层间原生缝隙的有无和多少，均影响到岩石的可渗透性，对岩石风化的难易也产生影响。
3.节理发育状况
节理破坏了岩石的连续性和完整性，增加了岩石的可渗透性，是促进岩石风化的因素。岩石中节理密集之处往往风化强烈，尤其是在两组节理交汇的地区，风化速度快，加之有剥蚀作用的叠加，能够形成多种多样的地貌。
有时几组方向的节理将岩石分割成众多多面体的小块，小岩块的边缘和隅角从多个方向收到温度及水溶液等因素的作用，最先被破坏且破坏神都较大，久而久之，其棱角逐渐圆化，变成球形或椭球形，称为球状风化（spercial weathering）。它是物理风化和化学风化联合作用的结果，但以化学风化起主要作用。块状而均粒的花岗岩、闪长岩、辉长岩以及厚层砂岩等球状风化最普遍。表示被几组节理切割的岩石经历球状风化的过程。
如果抗风化能力不一的岩石共生在一起，则抗风化能力强的岩石突出，抗风化能力弱的凹入，称为差异风化（differential weathering）。
在自然界，影响风化作用的各种因素多是联合作用的。岩石的特征属于内在因素，气候、地形等是外界条件。
在相同的外界条件下，不同的岩石，其风化情况不一。如在潮湿气候条件下，花岗岩易于风化，遭受破坏，以致变成较软的高岭石和松散的石英砂，并形成各种地貌景观；而石英砂岩却较难风化，场坚硬屹立。原因是花岗岩中的长石易于水解或碳酸化而变成高岭土，而石英砂岩几乎全由石英组成，水解或碳酸化对它不起作用。
另一方面，在不同的外界条件下，同种岩石的风化情况也不一样。如石灰岩在湿热气候下极易化学风化，在干旱气候下，因缺乏足够含CO2的H2O，化学风化难以发生。在研究岩石的风化特征时，应注意对各种控制因素作全面分析。
风化作用与土壤
风化作用使岩石破碎，形成结构疏松的风化壳，其上部可称为土壤母质。如果风化壳保留在原地，形成残积物，便称为残积母质；如果在其它外力或重力作用下风化物质被迁移形成崩积物、冲积物、海积物、湖积物、冰碛物和风积物等，则称为运积母质。
母质代表土壤的初始状态，它在气候与生物的作用下，经过上千年的时间，才逐渐转变成可生长植物的土壤。
1、成土母质的类型与土壤质地关系密切。各种造岩矿物的抗风化能力差别显著，由大到小的顺序大致为：石英→白云母→钾长石→黑云母→钠长石→角闪石→辉石→钙长石→橄榄石。因此，发育在基性岩母质上的土壤质地一般较细，含粉砂和粘粒较多，含砂粒较少；发育在石英含量较高的酸性岩母质上的土壤质地一般较粗，即含砂粒较多而含粉砂和粘粒较少。此外，发育在残积物和坡积物上的土壤含石块较多，而在洪积物和冲积物上发育的土壤具有明显的质地分层特征。
成土母质、风化壳与土壤
成土母质或称土壤母质，地表岩石经风化作用使岩石破碎形成的松散碎屑，物理性质改变，形成疏松的风化物，是形成土壤的基本的原始物质。
成土母质就是风化壳，它没有肥力，只是通气透水，刚刚能释放一些矿物养分，而土壤是具有肥力的。
2、土壤的矿物组成和化学组成深受成土母质的影响。岩石的矿物组成差异，使土壤的矿物组成也不同。
发育在基性岩母质上的土壤，含角闪石、辉石、黑云母等深色矿物较多；
发育在酸性岩母质上的土壤，含石英、正长石和白云母等浅色矿物较多；
其他如冰碛物和黄土母质上发育的土壤，含水云母和绿泥石等粘土矿物较多；河流冲积物上发育的土壤亦富含水云母，湖积物上发育的土壤中多蒙脱石和水云母等粘土矿物。
从化学组成方面看，基性岩母质上的土壤一般铁、锰、镁、钙含量高于酸性岩母质上的土壤，而硅、钠、钾含量则低于酸性岩母质上的土壤，石灰岩母质上的土壤，钙的含量最高。
1.读风化作用强弱与气候相关表示意图，回答下列问题
关于岩石风化作用的叙述，正确的是( )
A.从①到②物理风化作用逐渐加强
B.从②到③化学风化作用逐渐减弱
C.从③到④化学风化作作用逐渐加强
D.从④到①物理风化作用逐减弱
答案：B
试题分析：从①到②温度高，湿度增加，物理风化作用逐渐减弱，化学风化增强；从③到④温度低，湿度较小，物理风化作用逐渐增强，化学风化减弱；从④到①干旱，温度升高，物理风化作用逐渐增强；而从②到③湿度大，温度降低，化学风化作用逐渐减弱。故选B。
2.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。据此完成下列小题。
1.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
2.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
2.答案1.D 2.C
解析分析：
1.小题1】根据材料提示，气温日较差大的地区，物理风化作用强烈，在北半球中、高纬度地区，南坡昼夜温差大，西坡下午受到太阳辐射强，西坡的白天气温高一些，所以西南坡气温日较差大。其它因素都不需要考虑了。
2.小题2】从材料提取信息“气温日较差大的地区，物理风化作用强烈”，说明气温日较差最小的地区，物理风化作用最弱。热带雨林带终年高温多雨，气温日较差最小；温带荒漠带和草原带，气温日较差最大，亚寒带针叶林带，气温日较差较大。故选C。
3.我国高山流石滩主要分布在西藏、云南和四川的西部山地。这里年均温在-4℃以下，最热月均温也在0℃以下，经常出现霜冻、雪雹和强风。流石滩上植被稀少，没有茂盛的草甸，更没有葱郁的树木灌丛。植被的形态特征受地理环境的影响和制约，形成了自身独特的生理特征。流石滩上的植物多具有速生、叶片厚、根系发达等特点，强大的根系是为了适应了强风和松动的碎石环境。
3.2013年安徽高考 地表岩石风化后，由残留在原地基岩上的风化产物组成的壳层，称为风化壳。下图为不同气候—植被带的风化壳厚度变化示意图。完成1-2题。
1.曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别代表（ ）
A.气温、降水、蒸发
B.降水、蒸发、气温
C.降水、气温、蒸发
D.气温、蒸发、降水
2.风化壳厚度（ ）
A.甲大于丁是因为热量丰富、降水量大
B.乙大于丙是因为植被茂盛、蒸发量大
C.刚果盆地总体上大于格陵兰岛
D.伊朗高原总体上大于恒河平原
3.答案1.B 2.C
解析分析：
1曲线I由热带森林带到热带草原带迅速降低，应代表降水;曲线Ⅱ由热带森林带到热带草原带迅速升高，应代表蒸发；Ⅲ线在热带森林带最高, 依次向亚热带森林带和温带森林带递减, 应为气温线, B项正确。
2.风化作用是指暴露于地表或接近地表的各种岩石在温度变化、水、大气及生物作用下在原地发生的破坏作用，因此，风化壳的发育厚度与温度、降水、植物生长量有关，而且与这三个因素都呈正相关。图中风化壳厚度甲大于丁主要是因为甲地降水量大，温度低（都属温带, 热量相当），蒸发微弱，空气潮湿，植物生长量大，A错;
乙大于丙是因为乙地降水量大，气温高，植被茂盛B错;
刚果盆地位于热带森林带,格陵兰岛位于苔原带，由图可知刚果盆地风化壳厚度总体上要大于格陵兰岛，C 正确;
伊朗高原属于热带荒漠草原带，恒河平原属于热带森林带，由图可知伊朗高原风化壳厚度要小于恒河平原，D错。
4.流石滩是高山地区特有的生态系统，通常指高山冰川雪线以下，高山草甸以上的过渡地带，在山坡较平坦处形成扇形岩屑坡。这里年均温在-4oC以下，最热月均温也在0oC以下，经常出现霜冻、雪雹和强风。植被稀少，多具有速生、叶片厚、根系发达等特点，多呈斑块状、簇状匍匐在地面零星分布，花色艳丽(如下图)。
(1)描述高山流石滩的形成过程。(6分)
(2)分析高山流石滩植被稀疏的原因。(6分)
(3)分析流石滩上的植物是如何对抗恶劣的生存环境的。(6分)
4.【答案】
(1)(6分)在剧烈的昼夜气温变化和冻融作用下(风化作用)，使大量岩石表面裂隙发育，不断崩解破碎，岩屑和碎石沿着山坡缓慢向下滑动，在较平坦处堆积形成流石滩。
(2)(6分)①气温低 ②降水少 ③昼夜温差大
④紫外线强 ⑤风力强劲 ⑥土壤不发育(任答三点)
(3)(6分)①植株低矮，可防风保暖
②根系发达，可抵御干旱和大风
③花色艳丽，可吸引有限的动物为其传播花粉
④叶片厚，可保温抗旱
⑤速生，适应暖季时间短的环境(任写三点)
5.下图是不同气候条件下风化壳深度变化示意图，读图完成下列要求。
（1）a、b、c三条曲线，_______曲线表示蒸发量。
（2）A、D、E、G四个地带中能形成完整土壤剖面的有_______（填写字母）地带；即使增加降水也很难形成完整土壤剖面的是_______（填写字母）地带。
（3）一个发育成熟的土壤剖面一般具有_______
______、腐殖质层、_________、淀积层和母质层。
（4）B范围内的气候类型是______________，对应的地带性植被、土壤类型分别是____________、_______________。
（5）D范围内的植被类型是______________，开发该区域的关键性制约因素是___________。
（6）C、D两个地带不能发育森林植被的共同原因是____________________________；F地带能形成深厚风化壳的原因是
____________________________________。
5.【答案】（1）a （2）E、G；A （3）枯枝落叶层；淋滤层（4）亚寒带针叶林气候；亚寒带针叶林；灰化土 （5）温带荒漠；缺水（6）降水量少于蒸发量；高温多雨（降水量大于蒸发量），植物茂盛。
6.(2020年广东省二模)阅读图文材料，完成下列要求。（17分）
盐风化是岩石表面的盐分随着降水渗入岩石孔隙(或裂隙)中，向岩石背风面运动，在干燥的背风面结晶、膨胀，导致岩石背风面崩裂，在岩石表面形成坑坑洼洼的风化穴，这种风化作用多见于沿海和内陆干旱地区的近地面岩石中。图7示意盐风化原理和崖壁盐风化穴景观。
（1）简述我国西北干旱地区盐风化穴形成的基本条件。（3分）
（2）我国西北干旱地区盐风化现象主要发生在岩石东南侧，分析其原因。（4分）
（3）请观察崖壁盐风化穴景观图，指出其中可支持判断沉积岩的依据。（4分）
（4）若地壳运动导致陡崖上升，推测陡崖上盐风化穴的变化特点。（6分）
6.答案：（1）（3分）具有可渗水孔隙（裂隙）的岩石结构;渗入水分含盐量较高;干湿交替的小气候环境
（2）（4分）西北地区盛行西风迎风坡一侧（西北侧）雨水较丰富，而东南侧一般保持干燥;南侧比北侧光照强，蒸发量大，盐分易结晶，破坏岩石表面。
（3）（4分）盐风化穴沿岩石表面延伸成层，说明盐风化穴沿着特定的层位发育（2分）；层间差异明显,说明同层岩性相似，不同岩层岩性不同。有明显的层理构造特点（2分）。
（4）（6分）陡崖上升，盐风化穴分布高度增大（2分）;岩层表面形成新的盐风化穴，盐风化穴分布面积增大（2分）;经过长期的风化作用，早期形成的盐风化穴崩塌消失（2分）。