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2012年8月28日星期二

风化作用 (Weathering)

风化作用 (Weathering)

风化作用 (Weathering)为岩石 、 土壤及其矿物等与地球大气层接触而分解。 风化作用发生在当地或无包含物体移动,所以不能和侵蚀作用 (erosion)互相混淆。 侵蚀作用包括岩石和矿物经由媒介如水、冰、风及重力等引起其移动与瓦解。

风化作用可以看成是一切侵蚀作用的主要过程,因为它最先使岩石裂为碎屑,而风和水后来才对这些碎屑进行侵蚀。 风化作用对人类的重要性很明显,因为它提供了土壤的主要成分,如果没有风化作用,陆地上便不会有生物的存在。

岩石分解后的物质与有机物质结合制成土壤。 土壤的矿物成分取决于母质 (parent material),所以由一种岩石形成的土壤常常会缺乏一种或多种肥沃土壤所需的矿物质,而由多种岩石混合形成的土壤(如冰川 、 风成 (eolian )或冲积 沉积物 )常常会形成肥沃土壤 (fertile soil)。

地表和近地表的岩石在日光、空气、水和生物等外力作用下所发生的物理或化学变化。被风化了的岩石圈疏松表层称为风化壳。风化作用使岩石(层)发生崩解和分解,所能达到的深度为风化壳的厚度,可以从几十厘米至几百米。在寒冷地区风化壳的厚度较小,在湿热的热带地区可以达到100~200米,在断裂带发育区风化壳可以达到更大深度。风化作用通常分为物理风化作用和化学风化作用两类。它为地表各种外营力(块体运动、流水、冰川、波浪及风等)的剥蚀和侵蚀作用准备了条件,没有风化作用为先导,剥蚀和侵蚀作用难以进行。风化碎屑物和淋溶物从原地被搬运外输,地面被低夷,残遗的风化物质在各地不同地理条件下发育了不同类型的土壤。

风化作用可以分为两种基本方式,一是物理风化,二是化学风化。 机械性或物理性的风化作用包括因为大气情况如热力、水、冰及压力导致岩石及土壤的分解。 化学性的风化作用包括与大气化学物的直接反应,或与生物产生的化学物反应(生物性的风化作用),最终令岩石、土壤及矿物分解。

(一)物理风化作用

物理的风化作用,主要是使大块的岩石崩解成小粒的作用。 最明显的例子,如水结成冰时,其体积会膨胀成10%,这是岩石崩解的主要作用力,不论是在高山或是高纬度的地区,当温度在0度上下变化时,夜晚,水结成了冰,而冰膨胀的结果使岩石裂缝增大;日间,冰融化成水,而其裂缝又再次填满了水,到了夜晚时,水再度结成冰而膨胀,如此重复的发生,亦造成岩石的破碎、崩解,若岩石受到温度的影响,但因为热胀冷缩引起的体积变化不多,所以破坏力也较小。

(二)化学风化作用

化学的风化作用是指岩石中所含的矿物质或化学成分发生变化,而 ​​水是促进化学风化的最重要因子。 在岩石或矿物中的金属离子会随着流水淋洗而流失,而原来的矿物就可以转变成新矿物,例如:正长石经由这种方式可转变成高岭石。

我们所熟悉的石灰岩地形是因地下水使石灰层逐渐溶解,形成了地下石穴及孤峰,如石笋、石柱等。

我们常说「沧海桑田」,但是,到底是什么力量使沧海变成了桑田,桑田又变为沧海呢? 这有两大作用力,一是风化作用,二是侵蚀作用,以及岩板构造的上举力。 其中,我们将介绍较详尽的风化作用。

土壤的形成
虽然土壤含有各种腐烂的有机物,但它主要是由矿物质粒子组成的,这些例子便是岩石的过渡性碎屑,现在是大陆的外层,等到遥远的将来,仍会再次被压缩,而重新为岩石,构成土壤的矿物,正式维持植物生长的媒介,植物必须取得溶解氮,因为他不能直接从空气中吸取氮气,而获得溶解氮的方式只有两种,一是闪电放电可把空气中的氮转便成氧化物,再由雨水带到土壤里去,然后土壤里的某些细菌便可把气态氮转变成植物所能吸收的氮化合物,二是土壤中的腐植质,蚯蚓的遗蜕以及其他动物的排泄物,都储存溶解氮的作用。 氮的循环不可少是维持生命所必备的,而土壤的风化岩石对这种循环能周而复始,正便是极端重要的。

更详细的风化作用解说:维基百科

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