2011年巖土工程師考試輔導:地貌和第四紀地質(zhì)(2)

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殘積物及風化殼
    地殼表層巖石遭受風化作用后,在原地形成的松散堆積物稱殘積物(層)。在地殼表層不同深度由于風化作用的因素、方式和強度不同,致使在垂直剖面上形成具有不同成分和結構的多層殘積物,由這些殘積物所構成的復雜剖面稱為風化殼。在風化殼的頂部,通常是生物活動的場所,生物在生命過程中分泌和產(chǎn)生大量的有機質(zhì),有機質(zhì)與殘積物不斷發(fā)生化學反應,改造殘積物,這個過程稱成土(壤)作用,經(jīng)成土作用改造過的富含腐殖質(zhì)的殘積物稱土壤。因此,殘積物和土壤都是風化殼的組成物質(zhì)。由于風化作用的復雜性和基巖的性質(zhì)不同,風化殼可以由單一的殘積層組成,也可以由多層殘積層組成。
    風化殼中常含有多種有用礦產(chǎn),風化成因的鐵、錳、鎳、鈷、鋁礦床是這些礦種中的主要類型。風化殼和殘積層的結構特點對工程建筑也有直接影響,因此研究風化殼有著重要意義。
    決定風化殼形成的主要因素是氣候條件,在不同氣候條件下,風化作用進行的方式、強度不同,因而形成處于不同風化作用階段和發(fā)育程度的風化殼。據(jù)此可把風化殼劃分為下列四個主要類型:
    1.巖屑型風化殼(機械風化殼)。巖石在物理風化作用下在原地產(chǎn)生碎裂,形成巖屑型風化殼。其化學風化作用微弱,元素遷移能力也弱,組成殘積層的巖石成分與母巖基本一致。風化殼上層碎屑粒徑細小,向下逐漸變粗,最下部是具風化裂隙的基巖。
    巖屑型風化殼主要形成于寒冷氣候帶(凍原帶),由于氣溫低;化學元素極不活躍,僅有微弱的化學風化作用,使部分硅酸鹽礦物風化成水云母和水綠泥石等風化程度低的礦物。
    2.硅鋁—硫酸鹽型風化殼及硅鋁—碳酸鹽型風化殼。此類風化殼是在物理風化作用基礎上,化學風化作用開始階段的產(chǎn)物。在氧和二氧化碳的作用下,硫化物受氧化成硫酸鹽;鋁硅酸鹽礦物中的堿金屬和堿土金屬在碳酸化作用下,從礦物中析出,并形成碳酸鹽。此階段的典型礦物是石膏、方解石等,因水溶液呈堿性,有時可形成水云母等粘土礦物。此類風化殼形成于干旱氣候帶(荒漠帶)及溫暖的半干旱氣候帶(草原帶)。整個風化殼因富含鈣而呈黃—灰黃色,類似黃土又稱黃土狀風化殼,這類風化殼的厚度一般不大。
    3.硅鋁粘土型風化殼(高嶺石型風化殼)。在化學風化作用深入進行下,鈣、鎂、鉀、鈉等元素全部被析出,硅也大量遷移。水溶液呈酸性反應,使硅酸鹽、鋁硅酸鹽礦物分解,形成高嶺石、蒙脫石等粘土礦物,故稱高嶺石型風化殼。高嶺石型風化殼主要形成于溫暖濕潤氣候帶(草原灰化土帶)。
    4.磚紅土型風化殼。在化學風化作用進行較為徹底的情況下,硅酸鹽礦物已全部分解,可以遷移的元素均已析出,形成硅、三價鐵、鋁的氧化物。風化殼因富含鐵質(zhì)而呈紅色。典型的磚紅土型風化殼主要形成于濕熱氣候帶。