表 4-1 花岗岩在风化作用中的变化

*正长石、斜长石也可以形成碎屑。

岩石的风化产物可以归纳为三大类：

1. 碎屑物质 包括岩石碎屑和矿物碎屑，在矿物碎屑中最常见的是化学性稳定的石英碎屑；在干旱气候条件下也常见到长石碎屑；此外，碎屑成分中也可见到白云母、石榴子石等。碎屑物质主要是岩石物理风化的产物，有时也可能是化学风化未完全分解的产物。碎屑物质是构成沉积岩中碎屑岩类的主要成分。

2. 溶解物质 主要是化学风化和生物化学风化的产物。岩石中的 K+、

Na + 、Ca^{2+ 、Mg2+ 等阳离子，常与水溶液中的CO2-}、Cl^-、OH^{- 、SO2-}

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等阴离子结合，形成碳酸盐、氯化物、氢氧化物、硫酸盐等易溶盐类，以真溶液的形式随水迁移流失。

从岩石分解出来的 SiO2、Al2O3、Fe2O3 等，在一定条件下也可以呈胶体溶液流失。如 SiO2 在碱性溶液（pH＞7）、Al2O3 在强碱性或强酸性溶液（pH

＞11 或 pH＜4）、Fe2O3 在强酸性溶液（pH＜2—3）中可以作远距离迁移。这些物质在一定条件下沉积下来，便构成沉积岩中化学岩的主要成分。

1. 难溶物质 上述 SiO2、Al2O3、Fe2O3 等，除在特定条件下一部分迁

移流失外，大部分相对富集起来，形成高岭土、铝土、赤铁矿、褐铁矿等不溶的次生矿物，它们是构成沉积岩中粘土岩及其它岩类的主要成分。

地表岩石经长期风化作用后，由物理风化形成的碎屑物质、由化学风化形成的难溶物质以及由生物风化形成的土壤等这些风化作用的综合产物，在一定条件下残留于原地，形成松散的堆积物，称为残积物。残积物的成分决定于母岩的成分，如花岗岩风化后的残积物中常包含石英砂粒、由长石变成的高岭土或粘土、由黑云母变成的褐铁矿等。残积物的厚度常决定于地形条件。地形平缓的山麓、山坡以及平坦的山顶等，多形成较厚的残积物。残积物中的碎屑多具棱角，分选不好，层理不清。残积物的风化程度，一般是自上而下由深变浅的。

1. 风化壳 地壳表层在风化作用下，形成一层薄的残积物外壳，它不连续地覆盖于基岩之上，这层风化外壳称为风化壳。

风化作用的进程因地因时而异，但其作用的总方向是使岩石彻底分解以适应地表环境下呈稳定的状态。风化作用的进程或方向，首先是岩石遭受物理风化，发生机械破碎；其次是岩石中 K、Na、Ca、Mg、Cl、S 等元素的溶失；接着是 Si、Al、Fe 的富集，并合成高岭土等粘土矿物；最后是粘土矿物的进一步分解，失去 SiO2 而使 Al、Fe 更加富集，并分别形成铝土矿和铁矿，使残积物染成砖红色。因此在适当气候和地形条件下，发育良好的风化壳在垂直剖面上常显示清楚的分带性，即自下而上，风化程度越来越深，可划分出许多有规律的层次（图 4-6）：

由于气候和其它条件因地而不同，并非所有风化壳都能风化到最后阶段，而且风化作用的方式和强度也不一样，因此常形成不同类型的风化壳。一般可以划分为 4 种类型：

1. 碎屑型风化壳风化壳 主要由碎屑物组成，碎屑颗粒多具棱角， 自上而下由细变粗，逐渐过渡为母岩。这种风化壳一般是寒冷气候条件下以物理风化为主的产物。

2. 硅铝—硫酸盐、碳酸盐型风化壳 这种风化壳多是在干旱、半干

旱气候条件下，荒漠或草原带形成的，一般处于化学风化作用的初期阶段。岩石中的 K、Na、Ca、Mg 等元素形成易溶盐类淋失，而其中一部分较难溶的硫酸盐、碳酸盐等则因气候干旱残留富集于风化壳中，其标志矿物为石膏、方解石；有时因气候特别干旱还可以残留 NaCl、天然碱等；因水呈碱性，还可形成水云母粘土，但铁、铝等元素尚未析出。风化壳厚度一般不大。

1. 硅铝粘土型风化壳 又称高岭土型风化壳。这种风化壳多是在温湿气候条件下形成的，处于化学风化作用中期阶段。岩石中的 K、Na、Ca、Mg 等元素全部被析出，Si 也大量被析出迁移，水溶液呈酸性，使硅酸盐和铝硅酸盐矿物分解，形成高岭石、蒙脱石等粘土矿物。风化壳厚度可达数十米。

2. 砖红土型风化壳 是在湿热气候条件下化学风化晚期、母岩彻底分解后的产物。母岩中硅酸盐、铝硅酸盐矿物全部被分解，可迁移元素也全部析出溶失，而 Si、Al、Fe 则形成氧化物如铝土矿、赤铁矿、褐铁矿、蛋白石等，因富含铁质，风化壳呈红色，故称砖红土型风化壳。这种作用称为砖红土化作用。风化壳厚度一般很大，可达百米左右。

风化壳可以被保存在地层内，称为古风化壳。

研究风化壳有一定的理论和实际意义。风化壳的表层为土壤层，其肥力和性质与风化壳的类型密切相关，如我国南方的红壤便面临着如何改良的问题。风化壳中常含有一定的砂矿、高岭土、铝土、铁矿等，有时根据风化壳中某些元素的丰度和残余铁矿（称为铁帽），可以探寻基岩中的原生矿床。在水利和工程建设中也要注意风化壳的厚度、特点和稳定性等。对于古风化壳的研究，可以恢复一个地区的古气候、古地理等情况。

（二）剥蚀作用

风化作用是一切外力作用的开端，岩石遭受风化之后，给风、流水、地下水、冰川、湖泊、海洋等外动力对岩石的破坏提供了物质条件。各种外力在运动状态下对地面岩石及风化产物的破坏作用，总称为剥蚀作用。剥蚀作用在破坏地壳组成物质的同时，也在不断改变着地球表面的形态。

剥蚀作用实际上包括风的吹蚀作用、流水的侵蚀作用、地下水的潜蚀作用、海水的海蚀作用和冰川的冰蚀作用等。但从剥蚀作用的性质来看，可以分为机械的剥蚀作用和化学的剥蚀作用两种方式。

1. 机械的剥蚀作用 指风、流水、冰川、海洋等对地表物质的机械破坏作用。如风的吹蚀作用是很强大的破坏作用，它一方面吹起地表风化碎屑和松散岩屑（称吹飏作用），一方面还挟带着岩屑磨蚀岩石（称磨蚀作用）。流水的侵蚀作用更为普遍，因为在占大陆面积 90％的地方，都处于流水作用之下。流水也和风一样，它的强大动能不仅冲击着地表风化的或松散的岩矿碎屑（称冲蚀作用），而且水流还挟带着碎屑作为工具进一步磨蚀着岩石（称磨蚀作用）。在占大陆面积约 10％的地方分布着冰川，冰川的冰蚀作用也很强大，100m 厚的冰川，底部就要承受 90000—96000kg/m2 的压力；运动着的

冰川，特别是挟带着大量岩屑石块（称冰碛）的冰川，就像耕地的犁耙一样， 破坏着冰川谷壁或谷底的岩石（称创蚀作用）。海水的海蚀作用也极为显著， 海浪拍打海岸岩石，其压力强度能达 38t/m2，所以海岸岩石在海浪直接冲击之下，再加上以所挟带的岩屑碎块为武器，破坏速度是相当迅速的。

1. 化学的剥蚀作用 除去风、冰川等外，流水、地下水、湖泊、海洋等对岩石还进行着以溶解等方式进行破坏的作用，称为溶蚀作用。特别是在石灰岩、白云岩地区，这种作用更为显著，通称喀斯特作用（曾称岩溶作用）。

剥蚀作用和风化作用都是破坏地表岩石的强大力量。二者不同之处主要在于前者是流动着的物质对地表岩石起着破坏作用，而后者是相对静止地对岩石起着破坏作用。但二者互相依赖，互相促进，岩石风化有利于剥蚀，而风化产物被剥蚀后又便于继续风化，从而加剧了地表岩石的破坏作用，并源源不断地为沉积岩的形成提供着充足的物质来源。