![風化[地質學]](/img/c/bdd/nBnauM3XxITMxATN2AzM3QzNzQTM1ETOxUzMzQTNwAzMwIzLwMzL0IzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLwE2LvoDc0RHa.jpg "風化[地質學]")
簡介
風化風化作用（又稱侵蝕，風化）（weathering)是指地表或接近地表的堅硬岩石、礦物與大氣、水及生物接觸過程中產生物理、化學變化而在原地形成鬆散堆積物的全過程。根據風化作用的因素和性質可將其分為三種類型：物理風化作用（physicalweathering)、化學風化作用(chemicalweathering)、生物風化作用(biologicalweathering)。
岩石是熱的不良導體，在溫度的變化下，表層與內部受熱不均，產生膨脹與收縮，長期作用結果使岩石發生崩解破碎。在氣溫的日變化和年變化都較突出的地區，岩石中的水分不斷凍融交替，冰凍時體積膨脹，好像一把把楔子插入岩石體內直到把岩石劈開、崩碎。以上兩種作用屬物理風化作用。
岩石中的礦物成分在氧、二氧化碳以及水的作用下，常常發生化學分解作用，產生新的物質。這些物質有的被水溶解，隨水流失，有的屬不溶解物質殘留在原地。這種改變原有化學成分的作用稱化學風化作用。
此外植物根系的生長，洞穴動物的活動、植物體死亡後分解形成的腐植酸對岩石的分解都可以改變岩石的狀態與成分。
岩石風化作用與水分和溫度密切相關，溫度越高，濕度越大，風化作用越強；但在乾燥的環境中，主要以物理風化為主，且隨著溫度的升高物理風化作用逐漸加強；但在濕潤的環境中，主要以化學風化作用為主，且隨著溫度的升高化學風化作用逐漸加強。物理風化主要受溫度變化影響，化學風化受溫度和水分變化影響都較大。從地表風化殼厚度來看，溫度高，水分多的地區風化殼厚度最大。土壤是在風化殼的基礎上演變而來的。
兩種解釋
風化地殼表層的岩石在陽光、風、電、大氣降水、氣溫變化和空氣等外營力作用下及生物活動等因素的影響下，會引起岩石礦物成分和化學成分以及結構構造的變化，使岩石逐漸發生破壞的過程稱為風化作用。
一、風化作用（weathering)是指地表或接近地表的堅硬岩石、礦物與大氣、水及生物接觸過程中產生物理、化學變化而在原地形成鬆散堆積物的全過程。根據風化作用的因素和性質可將其分為三種類型：物理風化作用、化學風化作用、生物風化作用。
二、風化作用指岩石在地表或接近地表的地方由於溫度變化、水及水溶液的作用、大氣及生物等的作用下發生的機械崩解及化學變化過程。風化作用一般分三類：物理風化、化學風化和生物風化作用。
此外植物根素的生長，洞穴動物的活動、植物體死亡後分解形成的腐植酸對岩石的分解都可以改變岩石的狀態與成分。
強風化
一般情況下，岩體的風化程度呈現出由表及里逐漸減弱的規律。但由於岩體中岩性並不均一，且有斷裂存在，所以岩體風化的情況並不一定完全符合一般規律。岩體風化厚度一般為數米至數十米，沿斷裂破碎帶和易風化岩層，可形成風化較劇的岩層。斷層交會處還可形成風化囊。在這兩種情況下深度可超過百米。分類
按照岩石分化程度不同可分為：
如何分辨強風化、中風化、微風化...
1、沿海花崗岩地區分帶明顯且厚度大，具備定量劃分的條件，其他岩性不好說。
2、用標貫可確定。n>30殘積土，30<50全風化，n<50強風化用標貫是不準確的，有兩個方面：①標貫操作有誤差，工作人員一般不熱心打標貫。②是標貫超過20米(有的說是25米)，標貫數據誤差比較大，通過修正也不能完全反應地層情況。
3、根據鑽孔用肉眼判定岩層的風化程度，各個行業應該是一致的。如果岩芯呈土狀或土柱狀，或者大部分呈土狀或土柱狀，手可搓碎
風化種類
物理風化
物理或機械風化造成岩石分解。機械風化的主要過程為海蝕，海蝕把碎屑物及其它微粒的大小減少。但機械風化與化學風化環環相扣，如機械風化造成的裂縫會増加進行化學風化的表面面積。而化學風化在裂縫造成的礦物亦會幫助岩石分解。
生物風化
生物亦有可能參與物理風化（同時亦有化學風化）。地衣及蘚類植物在光禿禿的岩石表面生長，做成一個更為潮濕的化學微環境。岩石被這些生物附上後會加強在岩石上表面微表層進行的物理與化學分解。大範圍的幼苗發芽及植物的根部除了在岩石上裂隙施加物理壓力外，亦提供一個水及化學物的滲透渠道。挖洞動物及昆蟲分布在底岩附近的土壤表層亦會增加水及酸的滲透性和進行氧化過程的表面積。
有部分動植物能夠釋放出酸性化學物而引起化學風化。最常見的生物風化引起的化學風化形式為釋放螯合物（chelating）化學物，亦為酸的一種。此化學物由植物釋放，用作分解其底下土壤的鋁、鐵成分。土壤中植物的殘骸可以形成有機酸，溶於水後造成化學風化。螯合物的過度釋放會影響附近岩石與土壤，及可能引致灰化土的形成。
生物死亡後，腐爛分解形成一種腐植質(膠狀的物質)，是一種有機酸，對岩石起腐蝕作用。
地殼表層岩石經機械破碎，化學風化後形成的鬆散物，再經過生物的化學風化作用，增加了有機物質---腐殖質，這種具有腐殖質、礦物質、水和空氣的鬆散物質叫做土壤。
化學風化
風化化學風化（Chemicalweathering）包含岩石成分的改變，常常引致其形態的崩潰。這種風化會在一段期間反覆發生。
溶解作用原理天然的降雨有些微的酸性，因為大氣中的二氧化碳溶入雨水中，造成弱碳酸。在未受污染的環境，雨水的酸鹼值約為5.6。因為大氣中的二氧化硫及氮氧化物等氣體會引起酸雨。這些氧化物與雨水起反應形成更強的酸，令酸鹼值降至4.5或3.0。二氧化硫，SO2，由火山爆發或化石燃料而來，能夠在雨水中成為硫酸，從而在落下的岩石上引起溶解作用。
碳酸化作用
其中一種知名的溶解作用為碳酸化作用（carbonation），此過程因為大氣中的二氧化碳而引起。碳酸化作用在含有碳酸鈣的岩石發生，例如石灰岩及白堊。此作用發生在雨水與二氧化碳或有機酸等結合後形成弱酸（Weakacid），弱酸與碳酸鈣反應後形成重碳酸鈣（calciumbicarbonate）。此作用在低溫下會加速，所以是冰川風化的主要特色。
其反應如下：
CO2+H2O->H2CO3
二氧化碳+水->碳酸
H2CO3+CaCO3->Ca(HCO3)2
碳酸+碳酸鈣->重碳酸鈣
碳酸化作用在有多重接口的石灰岩形成一種分開的石灰岩道路。碳酸化作用沿著岩石接口的反應最為強烈，令此接口加闊及加深。
水合作用，水合作用（Hydration）為化學風化的一種形式，包含H+與OH-離子與礦物分子的堅固連線。當岩石礦物吸收水份後，其增加的容量在岩石中造成物理應力。例如氧化鐵（ironoxides）便會轉化成氫氧化鐵（ironhydroxide）及硬石膏（anhydrite）經過水合作用後便成為石膏（gypsum）。
水解作用原理：水解作用（Hydrolysis）為一種影響矽酸鹽（Silicate）礦物的化學風化過程。在反應中純水會輕微離子化，並與矽酸鹽礦物起反應。反應例子如下：
Mg2SiO4+4H++4OH-->2Mg2++4OH-+H4SiO4
橄欖石（olivine）（鎂橄欖石（forsterite））+四個水分子離子->溶液中的離子+溶液中的矽酸（silicicacid）
實際反應在假設有足夠的水去推動反應之下，以上反應引致原本礦物的完全溶解。但以上反應的不真實的地方在於純水通常不會作為H+的捐贈者。但二氧化碳則會輕易溶入水中形成弱酸，並捐出H+。
Mg2SiO4+4CO2+4H2O->2Mg2++4HCO3-+4H4SiO4
橄欖石（鎂橄欖石）+二氧化碳+水->溶液中的鎂及重碳酸鹽（bicarbonate）離子+溶液中的矽酸
以上的水解反應則較為普遍。碳酸受到矽酸鹽消耗，因為重碳酸鹽而形成一個較為鹼性的溶液。這是一個控制大氣中的二氧化碳的一個重要反應，並能影響氣候。
特別反應：鋁矽酸鹽（Aluminosilicate）在水解作用下形成第二種礦物而不是簡單的放出正離子。
2KAlSi3O8+2H2CO3+9H2O->Al2Si2O5(OH)4+4H4SiO4+2K++2HCO3-
正長石（Orthoclase）（鋁矽酸鹽長石（aluminosilicatefeldspar））+碳酸+水->高嶺土（Kaolinite）（為一種黏土礦物）+矽酸溶液+溶液中的鉀（potassium）及重碳酸鹽離子
氧化作用：種種金屬在風化環境中會產生氧化作用（Oxidation）。最常見的氧化作用為Fe2+（鐵）及其與氧及水的融合而成的Fe3+氫氧化物及氧化物如針鐵礦（goethite）、褐鐵礦（limonite）及赤鐵礦（hematite）。此氧化物令岩石表面呈現出棕紅色，此氧化物很易粉碎，令岩石弱化。此過程稱為銹化（rusting）。
常見
綜述
物理風化是最簡單的風化作用，在沙漠地區尤其明顯。因為那裡氣溫白天高達40－50℃，晚上可降到0℃以下，岩石熱脹冷縮，這種脹縮在岩石表部和核部是不一樣的。由於不同礦物的膨脹係數不一樣，久而久之，岩石出現了裂隙，由大塊變成了小塊，由小塊變成砂，由砂變為土，石頭就爛掉了。在有化學作用和生物作用參與的情況下，風化作用進行得更快，風化的過程和產物也更豐富多彩。
球狀風化
最常見的風化現象是岩石的球狀分化，這是因為岩石的外層易發生成層裂開和鱗片狀剝落的緣故，兼之岩石內常有相互交錯的裂縫，沿裂縫風化最深，稜角磨得最圓。在懸崖陡坡上的岩石，因風化而發生崩落，裂解下來的石塊沿山坡流動，最後在山坡腳下穩定的地方堆積下來，形成上尖下圓的錐形體，稱倒石錐。如果是一個平緩的山坡，崩落下來的岩塊雜亂地堆積在那裡，形成石灘或石海。
風化殼
物理風化、化學風化和生物風化作用的綜合產物是風化殼。一個發育成熟的風化殼中，矽酸鹽礦物已完全分解，形成矽及三價金屬的膠體氫氧化物，產生的典型礦物是游離的氫氧化鐵和氫氧化鋁（褐鐵礦、水赤鐵礦、針鐵礦、鋁土礦等，俗稱鐵帽），如華北中奧陶統灰岩之上的風化殼、廣西下二疊統灰岩之上的風化殼等。以生物風化作用為主的風化作用的綜合產物是土壤；除植物外，氣候在土壤形成的過程中起了重要的作用。
結果
風化作用無處不在，無孔不入，它對人們帶來的困擾，幾乎可與生鏽、蟲蛀並列。修公路修鐵路時，常可開挖出非常好的地質露頭，有些現象的意義足以與“名勝古蹟”媲美，吸引了中外地質學家前去研究。但幾年過後，研究成果發表了，紀念碑樹起來了，露頭也風化了。在我國南方氣候炎熱而潮濕的地區，化學風化作用的速度最快，裸露的岩石只需幾年便因風化而變得疏鬆，風化層可厚達幾十米。位於洞穴或石窟（著名的如雲崗石窟、敦煌石窟等）的浮雕或石雕雖免於風吹雨淋之苦，仍因風化而變得斑駁陸離。埃及的獅身人面像屹立在大自然已有4000多年了，相對來說風化進行得較慢，原因之一是氣候乾燥，只有物理風化在起作用。而獅身人面像是從一整塊灰岩上雕鑿出來的，抗物理風化能力較強；第三個原因是那裡風沙大，飛沙經常把它掩埋起來，保護了它免受日曬夜凍。遊客們在欣賞她勃發的英姿時，哪裡會想到可能昨天她還埋在飛沙中呢？
影響因素
氣候條件
氣候寒冷或乾燥地區，生物稀少，寒冷地區降水以固態形式為主，乾旱區降水很少。以物理風化作用為主，化學和生物風化為次。岩石破碎，但很少有化學風化形成的粘土礦物，以生物風化為主形成的土壤也很薄。
氣候潮濕炎熱地區，降水量大，生物繁茂，生物的新陳代謝和屍體分解過程產生的大量有機酸，具有較強的腐蝕能力，故化學風化和生物風化都十分強烈，形成大量粘土，在有利的條件下可形成殘積礦床。可形成較厚的土壤層。
地形條件
地形影響氣候，間接影響風化作用；另一方面，陡坡上，地下水位低，生物較少，以物理風化為主。地勢平坦，受生物影響較大，化學風化作用為主。
岩石性質
1．成分
(1)岩漿岩比變質岩和沉積岩易於風化。岩漿形成於高溫高壓，礦物質種類多(內部礦物抗風化能力差異大).
(2)岩漿岩中基性岩比酸性岩易於風化，基性岩中暗色礦物較多，顏色深，易於吸熱、散熱。
(3)沉積岩易溶岩石(如石膏、碳酸鹽類等岩石)比其它沉積岩易於風化.
差異風化：在相同的條件下，不同礦物組成的岩塊由於風化速度不等，岩石表面凹凸不平；或由不同岩性組成的岩層，抗風化能力弱的岩層形成相互平行的溝槽，砂岩、頁岩互層，頁岩呈溝槽。通過差異風化，我們可以確定岩層產狀。
2．岩石的結構構造
(1)岩石結構較疏鬆的易於風化；(2)不等粒易於風化，粒度粗者較細者易於風化；(3)構造破碎帶易於風化，往往形成窪地或溝谷。
球形風化：在節理髮育的厚層砂岩或塊狀岩漿岩中，岩石常被風化成球形或橢圓形，這種現象叫做球形風化，它是物理風化為和化學風化聯合作用的結果。
球形風化的主要條件有：(1)岩石具厚層或塊狀構造；(2)發育幾組交叉裂隙；(3)岩石難於溶解；(4)岩石主要為等粒結構。
被三組以上裂隙切割出來的岩塊，外部稜角明顯，在風化作用過程中，稜角首先被風化，最後成球狀。
研究意義
1．岩石經風化後部分易溶物質被水帶走流失，餘下的碎屑岩和化學風化中形成的一些新礦物便殘留原地，這些殘留在原地的風化產物稱殘積物。殘積物的礦物組成、化學成分、顏色與下伏地層(原岩)有一定的關係，它們常具有稜角，無分選性，無層理，向下逐漸過渡到基岩，在存在生物活動物的地區，殘積物頂部發育成土壤。
風化殼：殘積物和土壤在大陸地殼表層構成一層不連續的薄殼，稱之為風化殼。
2．風化殼可由一層殘積物組成，也可由幾層風化分解程度不同的殘積物組成，而且層與層之間常逐漸過渡而無明顯分界線。由於風化作用以地表最強烈，並向深處減弱，故具垂直分帶。一個完整的風化殼在剖面上，從下往上可分為以下幾層：土壤層、殘積層、半風化層。
3．風化殼的厚度和成分因地而異，一般潮濕炎熱氣候區，風化殼厚度大，並有可能形成Fe，Mn，Al，Ni等殘積礦床(風化殼型礦床)，乾旱地區風化殼薄，常僅數十厘米且結構簡單。古風化殼：風化殼若為後來沉積物所覆蓋，則稱為古風化殼。
4．風化殼的研究意義
(1)地殼運動與古地理：長期穩定或隆起，風化殼得以充分發育，古風化殼代表古代沉積間斷，發育構造運動.
(2)古地理：陸地，不同氣候條件，風殼物征不一。
(3)礦產：殘餘型礦床，殘積砂礦床(金、金剛石).
(4)工程建設：對近代埋藏的風化殼應填重對待。某水庫工程對風化殼厚度估計不夠，蓄水後壩下滲漏嚴重。
