5.3 岩石性质对风化作用的影响
风化作用的强弱与岩石自身的性质有很大的关系,在同样的风化条件下,岩石的性质决定了风化作用的表现形式。需要指出的是,岩石的坚硬程度并不是决定风化作用速度的因素,如花岗岩的坚硬程度要远大于石灰岩,在降水量大的地区,石灰岩的风化速度要比花岗岩快,但在以温度风化作用为主的地区,花岗岩的风化速度则要比石灰岩快得多。
岩石的结构构造对风化作用的影响
岩石的结构有晶质与非晶质、等粒与不等粒、细粒和粗粒之分。通常情况下,粗粒的岩石往往比细粒的岩石更容易风化,结晶岩石又比非晶质岩石容易风化。成分相同的岩石,等粒结构的岩石由于热胀冷缩时矿物体积变化均匀,风化的速度较慢;而不等粒结构的岩石由于矿物的体积膨胀不均而加快了风化速度。
岩石中一些原生的、次生的构造同样会影响风化作用的进程,形成一些特殊的风化地貌。如岩石中经常存在一些原生的或次生的节理,节理的交会处是风化作用容易进行的地方,并逐渐地形成球形风化(图5-7、图5-8),岩浆岩中原生的流面构造形成了板状风化(图5-9),等等。
图5-7 球形风化示意图
图5-8 球形风化现象
图5-9 原生流面构造的存在形成了岩体边缘的板状风化
岩石的物质成分对风化作用的影响
岩石的物质成分不但影响了化学风化的过程,也同样影响了物理风化的过程。岩石中不同的物质成分具有不同的物理特征,还会形成不同的结构、构造,造成差异风化。
不同的矿物有不同的晶体格架,而晶体格架的稳定性如何也必然反映在风化作用中。不稳定的晶体格架,矿物中的元素容易以离子的形式进入水溶液中,并随水溶液流失,风化过程加速;而具有稳定晶体格架的矿物就不容易被风化,最后保留在原地,形成一些残积型矿床。
不同的矿物成分,其颜色、热导率、膨胀系数也有差异。均质的岩石在这些方面比较一致,不容易风化;非均质岩石则比较容易风化。如花岗岩就比石英砂岩容易风化,当它们出现在同一地区时,正地形的位置出露的总是石英砂岩。对于岩浆岩来说,基性岩含有较多的暗色矿物,颜色较深,岩石内部不同的矿物的热胀冷缩不均,且含有较多的低价Fe、Mg、Ca的硅酸盐,一般来说较酸性岩容易风化。
岩石的成分对风化作用的影响极为深刻,在相同的风化条件下,由于岩石中含有不同的成分层或不同的成分集合,常表现出不同的风化结果,造成地貌上凹凸不平的现象,被称为差异风化(图5-10、图5-11)。在沉积岩地区,巨厚层岩石中的差异风化可以帮助我们确定岩层的产状。
图5-10 含泥质条带灰岩的差异风化现象
图5-11 成分集合造成的差异风化