(一)殘積物及風(fēng)化殼
地殼表層巖石遭受風(fēng)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(fēng)化作用的因素、方式和強(qiáng)度不同,致使在垂直剖面上形成具有不同成分和結(jié)構(gòu)的多層殘積物,由這些殘積物所構(gòu)成的復(fù)雜剖面稱為風(fēng)化殼。在風(fēng)化殼的頂部,通常是生物活動(dòng)的場所,生物在生命過程中分泌和產(chǎn)生大量的有機(jī)質(zhì),有機(jī)質(zhì)與殘積物不斷發(fā)生化學(xué)反應(yīng),改造殘積物,這個(gè)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(fēng)化殼的組成物質(zhì)。由于風(fēng)化作用的復(fù)雜性和基巖的性質(zhì)不同,風(fēng)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(fēng)化殼中常含有多種有用礦產(chǎn),風(fēng)化成因的鐵、錳、鎳、鈷、鋁礦床是這些礦種中的主要類型。風(fēng)化殼和殘積層的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)工程建筑也有直接影響,因此研究風(fēng)化殼有著重要意義。
決定風(fēng)化殼形成的主要因素是氣候條件,在不同氣候條件下,風(fēng)化作用進(jìn)行的方式、強(qiáng)度不同,因而形成處于不同風(fēng)化作用階段和發(fā)育程度的風(fēng)化殼。據(jù)此可把風(fēng)化殼劃分為下列四個(gè)主要類型:
1.巖屑型風(fēng)化殼(機(jī)械風(fēng)化殼)。巖石在物理風(fēng)化作用下在原地產(chǎn)生碎裂,形成巖屑型風(fēng)化殼。其化學(xué)風(fēng)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(fēng)化殼上層碎屑粒徑細(xì)小,向下逐漸變粗,最下部是具風(fēng)化裂隙的基巖。
巖屑型風(fēng)化殼主要形成于寒冷氣候帶(凍原帶),由于氣溫低;化學(xué)元素極不活躍,僅有微弱的化學(xué)風(fēng)化作用,使部分硅酸鹽礦物風(fēng)化成水云母和水綠泥石等風(fēng)化程度低的礦物。
2.硅鋁—硫酸鹽型風(fēng)化殼及硅鋁—碳酸鹽型風(fēng)化殼。此類風(fēng)化殼是在物理風(fēng)化作用基礎(chǔ)上,化學(xué)風(fēng)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(shí)可形成水云母等粘土礦物。此類風(fēng)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(gè)風(fēng)化殼因富含鈣而呈黃—灰黃色,類似黃土又稱黃土狀風(fēng)化殼,這類風(fēng)化殼的厚度一般不大。
3.硅鋁粘土型風(fēng)化殼(高嶺石型風(fēng)化殼)。在化學(xué)風(fēng)化作用深入進(jìn)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(yīng),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(fēng)化殼。高嶺石型風(fēng)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(fēng)化殼。在化學(xué)風(fēng)化作用進(jìn)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(jià)鐵、鋁的氧化物。風(fēng)化殼因富含鐵質(zhì)而呈紅色。典型的磚紅土型風(fēng)化殼主要形成于濕熱氣候帶。
【例題2】某場地內(nèi)巖土層分布為:①層粉質(zhì)粘土,呈硬塑狀;②層泥巖(夾薄層泥砂巖);經(jīng)探槽揭露,兩層巖土具有相同的層理,則第①層粉質(zhì)粘土為( )。
A. 殘積物
B. 沖積物
C. 坡積物
D. 冰積物
答案:A
【解析】由上下兩層巖土的層理相同可以推斷出第①層粉質(zhì)粘土是由第②層泥巖風(fēng)化后形成的,并且未經(jīng)搬運(yùn),因此屬于殘積物。
地殼表層巖石遭受風(fēng)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(fēng)化作用的因素、方式和強(qiáng)度不同,致使在垂直剖面上形成具有不同成分和結(jié)構(gòu)的多層殘積物,由這些殘積物所構(gòu)成的復(fù)雜剖面稱為風(fēng)化殼。在風(fēng)化殼的頂部,通常是生物活動(dòng)的場所,生物在生命過程中分泌和產(chǎn)生大量的有機(jī)質(zhì),有機(jī)質(zhì)與殘積物不斷發(fā)生化學(xué)反應(yīng),改造殘積物,這個(gè)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(fēng)化殼的組成物質(zhì)。由于風(fēng)化作用的復(fù)雜性和基巖的性質(zhì)不同,風(fēng)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(fēng)化殼中常含有多種有用礦產(chǎn),風(fēng)化成因的鐵、錳、鎳、鈷、鋁礦床是這些礦種中的主要類型。風(fēng)化殼和殘積層的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)工程建筑也有直接影響,因此研究風(fēng)化殼有著重要意義。
決定風(fēng)化殼形成的主要因素是氣候條件,在不同氣候條件下,風(fēng)化作用進(jìn)行的方式、強(qiáng)度不同,因而形成處于不同風(fēng)化作用階段和發(fā)育程度的風(fēng)化殼。據(jù)此可把風(fēng)化殼劃分為下列四個(gè)主要類型:
1.巖屑型風(fēng)化殼(機(jī)械風(fēng)化殼)。巖石在物理風(fēng)化作用下在原地產(chǎn)生碎裂,形成巖屑型風(fēng)化殼。其化學(xué)風(fēng)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(fēng)化殼上層碎屑粒徑細(xì)小,向下逐漸變粗,最下部是具風(fēng)化裂隙的基巖。
巖屑型風(fēng)化殼主要形成于寒冷氣候帶(凍原帶),由于氣溫低;化學(xué)元素極不活躍,僅有微弱的化學(xué)風(fēng)化作用,使部分硅酸鹽礦物風(fēng)化成水云母和水綠泥石等風(fēng)化程度低的礦物。
2.硅鋁—硫酸鹽型風(fēng)化殼及硅鋁—碳酸鹽型風(fēng)化殼。此類風(fēng)化殼是在物理風(fēng)化作用基礎(chǔ)上,化學(xué)風(fēng)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(shí)可形成水云母等粘土礦物。此類風(fēng)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(gè)風(fēng)化殼因富含鈣而呈黃—灰黃色,類似黃土又稱黃土狀風(fēng)化殼,這類風(fēng)化殼的厚度一般不大。
3.硅鋁粘土型風(fēng)化殼(高嶺石型風(fēng)化殼)。在化學(xué)風(fēng)化作用深入進(jìn)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(yīng),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(fēng)化殼。高嶺石型風(fēng)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(fēng)化殼。在化學(xué)風(fēng)化作用進(jìn)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(jià)鐵、鋁的氧化物。風(fēng)化殼因富含鐵質(zhì)而呈紅色。典型的磚紅土型風(fēng)化殼主要形成于濕熱氣候帶。
【例題2】某場地內(nèi)巖土層分布為:①層粉質(zhì)粘土,呈硬塑狀;②層泥巖(夾薄層泥砂巖);經(jīng)探槽揭露,兩層巖土具有相同的層理,則第①層粉質(zhì)粘土為( )。
A. 殘積物
B. 沖積物
C. 坡積物
D. 冰積物
答案:A
【解析】由上下兩層巖土的層理相同可以推斷出第①層粉質(zhì)粘土是由第②層泥巖風(fēng)化后形成的,并且未經(jīng)搬運(yùn),因此屬于殘積物。