风化作用的阶段及其产物分析

风化作用主要有物理风化作用（包括温差、冰劈、植物根劈、盐类结晶以及岩石卸载释重引起的剥离等）和化学风化作用（包括溶解、水解、水化、碳酸盐化、氧化和生物化学风化等作用）两种类型。根据风化作用的强度和性质，可以划分出不同的风化阶段，在不同的风化阶段，物理风化与化学风化所起的作用不同，形成的产物也各有其特点。

（1）碎屑残积阶段及其产物。在风化的初期，以物理风化为主。物理风化作用使岩石在原地发生崩解，形成残留于原地的岩石碎屑，物理风化作用形成的岩石碎屑最小粒径可达0.02mm左右，岩石化学成分基本不变，因此称为碎屑残积阶段。此阶段化学风化居次要地位，只能形成少量的蛭石、伊利石、绿泥石等风化程度较低的粘土矿物。

（2）钙质残积阶段及其产物。在物理风化作用的基础上，进一步发生化学风化（溶解、水解、碳酸盐化等）。在化学风化的早期阶段，铝硅酸盐矿物中的K+、Na+、Ca2+、Mg2+等碱金属和碱土金属阳离子逐步被极化水分子溶液中的H+置换出来，从矿物晶格中离析出来，与溶液中的CI—、等离子结合形成氯化物、碳酸盐和硫酸盐。卤族元素（I，F，Cl，Br）和氯化物（KCl，NaCl）容易随水流失，而碳酸盐和硫酸盐难于溶解，以含钙矿物（方解石CaCO3，石膏CaSO4）等形式残留在风化层中，使Ca相对富集，故称这一阶段为钙质残留阶段或富钙阶段。

（3）硅铝残积阶段及其产物。化学风化作用的深入进行将使硅酸盐矿物晶体破坏，部分硅和铝从矿物中析出，SiO2溶于水形成硅酸真溶液或胶体溶液，与带正电胶体（如氢氧化铁）相遇而电性中和，胶体微粒凝聚沉淀形成溶胶。纯SiO2的含水凝胶（SiO2·nH2O，即蛋白石）经脱水转化为玉髓（SiO2）或粉末状SiO2（称粉石英），(www.xing528.com)

铝硅酸盐矿物分解出的另一部分硅和铝在地表结合形成各种粘土矿物，其化学通式为Al2O3·m SiO2·nH2O，依地表水介质环境由弱碱性→酸性的变化，分别形成伊利石（水云母）、蒙脱石（胶岭石）与高岭石等粘土矿物。通常蒙脱石、高岭石形成于湿润气候条件，而伊利石则是较干冷气候条件的产物。由于硅酸和地表次生粘土矿物的形成，硅、铝在风化碎屑中相对富集，故又称为富硅铝阶段或粘土形成阶段。

（4）铁铝残积阶段及其产物。化学风化作用的最后阶段，硅酸盐全部分解，地表粘土矿物也可分解，可以迁移的元素均已析出。风化碎屑中主要形成大量铁、铝和SiO2胶体矿物，以水铝石（Al2O3·n H2O，铝土矿，或有Fe，Mn混入）、褐铁矿（Fe2O3·3H2O）、水赤铁矿（Fe2O3）、针铁矿等为主。这些矿物在地表条件下稳定，并大量残留在原地，使风化产物中铁、铝相对富集，形成富含高价铁的粘土，即红土。所以此阶段又称富铁铝阶段或红土形成阶段。