许多含有变价元素的矿物，在缺氧条件下形成低价元素化合物；在氧化带则被氧化形成高价化合物。最易氧化的是低价氧化物、硫化物。例如黄铁矿在含有游离氧的水中，首先其中S-变成S6+并组成
接着铁矾被氧化、水解，F2+变成Fe3+而形成稳定的褐铁矿（FeO［OH］）并残留于原地。其化学反应过程如下：
2FeS2+7O2+2H2O→2FeSO4+2H2SO4
4FeSO4+2H2SO4→2Fe2(SO4)3+2H2O
2Fe2(SO4)3+9H2O→FeO[OH]·H2O+6H2SO4
褐铁矿
此外，含低价铁的硅酸盐类及其他矿物，都可被氧化破坏，变成含高价铁的赤铁矿或褐铁矿，许多矿物和岩石的风化面常染成红、褐色，就是这种缘故。
（3）生物风化作用 由于生物作用使岩石在原地发生破坏，叫生物风化作用。因为在地壳表层、大气圈和水圈中都有生物存在，在其成长、新陈代谢和死亡过程中，都可引起岩石的破碎和分解，所以生物风化作用是很普遍的，也是在已知各星体中只有地球才有的一种独特的地质作用。生物风化作用的方式可分为两种：
生物的物理风化作用 如穴居地下的蚯蚓、蚂蚁、鼹鼠、黄鼠、田鼠等，经常挖洞钻土，破坏土层。所谓“蝼蚁之穴可溃千里之堤”，也说明其破坏力量之大。又如植物根系可以伸入岩石裂隙生长，对岩石可产生10—15kg/cm2的压力，足可劈开岩石，并使裂隙不断扩大加深。
生物的化学风化作用 如各种藻类、苔藓、地衣等在生长过程中，经常分泌有机酸、碳酸、硝酸等，分解岩石，吸取营养。特别是微生物的生物化学风化作用更为强烈，有人统计微生物对岩石的总分解力大大超过动植物的总分解力。此外，动植物死亡后可分解出CO2、H2S和各种有机酸，在还原环境中植物死亡还可形成腐殖质，使岩石被腐蚀破坏。例如，把1g钾长石放入有腐殖质的10％的氨水溶液中，密封后经2—3天钾长石即可完全分解，而形成高岭石。腐殖质和矿物中的阳离子可形成腐殖酸盐，以胶体状态随水流失。腐殖质还可使氧化物还原，如使难溶于水的Fe2O3还原为可溶的FeO，加速岩石的分解破坏。
生物风化作用所以重要，不仅在于它可破坏分解矿物岩石，而且还在于它参予形成矿物质和有机质共存的新物质——土壤。关于土壤的知识此处从略。
2.各种风化作用的相互关系 上述物理的、化学的、生物的风化作用，实际上并不是孤立进行的，而是一个互相联系互相影响的统一过程。物理风化使岩石逐渐崩裂破碎，产生、扩大和加深岩石裂隙，并增大岩石的表面积，有利于水溶液、气体和生物渗进岩石中，为化学风化提供了有利条件，从而加速风化的进程，扩大风化范围；反过来，由于岩石的化学分解，一方面使岩石变得松软，降低抵抗机械破坏的能力，一方面因有些矿物经水化作用变为含水矿物，体积膨胀，产生很大的压力，这些都为物理风化提供了有利条件。
不过，必须说明以下两点。物理、化学风化虽然常同时进行，互相影响，但物理风化使岩石破碎到一定程度，即无能为力。据实验，岩石碎屑粒径小于0.02mm，大多即不再发生机械崩裂。但化学风化却可继续使碎屑分解，最后形成胶体及真溶液。由此可见，物理风化是化学风化的“开路先锋”，而化学风化使物理风化继续深入。这是第一点。第二点是，在一定自然地理条件下，常常是以某一种风化作用占主导地位，例如，在高寒和干燥地区往往以物理风化作用为主，而在潮湿炎热地区则往往以化学风化作用为主。
3.影响风化作用 的因素风化作用的程度、速度和深度决定于岩石的性质和外界条件。
（1）岩石性质 岩石的性质是风化作用的内因，在相同地理条件下因岩性不同，其风化结果也不同。例如：
深色岩石比浅色岩石更容易受到温度变化的影响；
火成岩和变质岩多是在地下较高温度和较大压力条件下形成的，故当其暴露于地表时，往往比形成于地表环境的沉积岩更易受到风化；
复矿物成分的岩石比单一矿物组成的岩石更容易受到破坏（如花岗岩由石英、长石、黑云母等组成，其比热、膨胀系数等不同，各种矿物颗粒在温度变化情况下胀缩不均，容易分崩离析；同时，各种矿物抵抗风化的能力也不相同，如石英是最稳定矿物，在风化过程中几乎不发生分解，只有机械破碎，形成石英砂；而长石、黑云母等则极易化学分解）；
易溶岩石（各种碳酸盐岩）比不溶岩石容易受到破坏；
岩石中矿物颗粒的粗细、均匀程度、胶结物成分、层理厚薄等也都能影响到风化的方式和进程，如颗粒粗细不均、胶结物为易溶成分，层理薄而松脆等容易受到风化破坏；
岩石中节理和裂隙发育情况，对于风化作用的影响很大。岩石中节理和裂隙是水溶液、气体和生物活动的通道和场所，可以促进风化作用。有些岩石如花岗岩、辉绿岩等常被三组近于直交的节理切成若干方块，在棱和角的地方，岩石的自由表面积最大，首先遭受风化，棱角逐渐消失变成球形，这种现象称为球状风化。在野外还经常看到这种风化球体由表及里岩石层层剥落的现象，称为页状剥离作用。
（2）气候条件 气候状况对于风化作用的方式和速度影响很大。特别是气温和降水与风化作用的关系尤为密切。众所周知，化学反应速度随温度升高而变快（在地表条件下温度升高10℃，化学反应速度可增加为原来的2—3倍），而水分往往是化学反应的媒介和因素，故在湿热气候条件下，化学风化作用、生物风化作用特别显著、彻底，风化层厚度可达70—80m。在高山及高寒地区，冰冻风化特别强烈，化学风化则非常微弱。在干旱及沙漠地区，温差风化十分显著，化学风化和生物风化都不明显。
（3）地形条件 地形起伏对风化的影响也很大，而且影响到风化作用的类型、速度、风化层的厚度等方面。在地形陡峭的高山地区，因温差大、冰冻现象显著，常以物理风化为主；且风化碎屑在重力作用下很容易脱离母岩，因而经常裸露出新鲜岩石继续遭受风化，风化速度较快，但风化产物在原地不易保存。在地形起伏较小或山麓地带，风化产物不易搬走，在物理风化的基础上往往经历长期的彻底的化学风化，风化层的厚度也较大。在沉积物覆盖的低洼或平原地区，其下基岩受到保护，不易遭受风化作用。有时同一山体，其阳坡和阴坡由于太阳辐射、温差变化以及水分湿度等各不相同，风化情况也常有差异。
4.风化产物 任何暴露地表的岩石和矿物，都不可避免地要遭受风化作用的破坏。表4-1以花岗岩为例说明了各组成矿物在风化作用中的变化。
表4-1花岗岩在风化作用中的变化
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+、
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。
（3）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。
5.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：
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。
（3）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。
（4）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。
2.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。
本文标题：沉积岩的形成过程(2)
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