残积物与风化壳：岩石风化遗留的堆积物和矿物组成

残积物指地表岩石经受风化作用发生物理破坏和化学成分改变后，残留在原地的堆积物。具多层结构的残积物剖面称风化壳，所以风化壳和残积物是同义语。残积物的特征可以用残积物岩性和残积物的结构构造来描述。由于不同的气候条件对风化作用的影响，不同的气候带风化壳的类型也不相同。

（一）残积物岩性和结构构造

残积物的岩性分为原岩岩屑、残余矿物及地表新生矿物组成。

1.原岩岩屑

包括岩块、角砾到粉沙级颗粒。风化越深，细粒越多，物理风化可使颗粒破碎至粉沙粒径。此时颗粒在宏观上和微观上（电镜下）都呈棱角状。树枝状自然金和硫化矿物的晶体及其连生体多保存完好，破坏程度比其在坡积物中轻微。

2.残余矿物

矿物按成分的抗风化能力，一般是氧化物＞硅酸盐＞碳酸盐和硫酸盐＞卤化物，矿物的生成环境与地表环境的差异越大，其抗风化能力越低。从矿物看，常见造岩矿物的溶解度从大到小的顺序是：食盐、石膏、方解石、橄榄石、辉石、角闪石、滑石、蛇纹石、绿帘石、正长石、黑云母、白云母及石英。残积物中保存的风化残余矿物，以抗风化能力强的和溶解度较小的矿物为主。具体残留情况，与原岩、地表环境、矿物大小和遭受风化时间长短有关系。

3.地表新生矿物

指原生矿物风化过程中的中间产物和最终产物，一般为在地表稳定或较稳定的次生含水氧化物，主要是粘土矿物和胶体矿物。主要硅酸盐造岩矿物在风化过程中的变化为：

钾长石→绢云母→水云母（伊利石）→高岭石

辉石、角闪石→绿泥石→水绿泥石→蒙脱石→多水高岭石→高岭石

黑云母→蛭石→蒙脱石→高岭石

白云母→伊利石→贝得石→蒙脱石→多水高岭石→变水高岭石→高岭石

石英→硅酸（胶体）→蛋白石→石髓→次生石英

在适宜气候条件下，高岭石可进一步分解为铝土矿（水铝石）；角闪石、黑云母还可分解为褐铁矿、针铁矿。一般说来，石英、高岭石、氧化铁和铝土矿是湿热气候条件下长期化学风化的最终稳定矿物。(www.xing528.com)

4.残积物的结构构造

近地表处风化作用强烈，物质迁移流失较多，原岩矿物成分改变明显，从地表向下随着深度的增加，风化作用逐渐减弱。因此残积物表现出分层、分带现象，各层之间呈逐渐过渡状态，无明显清晰的分界线和沉积层理。典型的热带砖红土剖面中，残积物一般分为三部分，即全风化带、半风化基岩带、未风化基岩带，全风化带是原岩全风化为高价铁染红的粘土，通常以高岭土为主。

（二）风化壳类型与气候的影响

气候是影响风化作用的主要因素。不同气候下残积物（风化壳）的类型、分层结构和厚度都不同。

1.岩屑型残积物

在寒冷的高纬、高山冻原带，风化作用以冻融风化为主，岩石物理风化速度较快，化学风化轻微，形成碎屑残积阶段型岩屑风化壳。它以岩屑为主，上部强烈风化成含砾砂土或细粒砂土，下部变为粗角砾，最下部过渡为风化裂隙发育的基岩。粒间混生少许低级风化物。

2.硅铝—碳酸盐（或硫酸盐）型残积物

干旱区（荒漠）或温带半干旱区（草原），以温差风化（热胀冷缩）作用为主，岩石破碎成土状，化学风化早期析出的碱金属等元素与酸根结合，形成钙质残积阶段型残积物。这种残积物以含细角砾的细粒土为主，颗粒周围聚集薄膜状或分散状碳酸钙（方解石），或在表层聚集碳酸钙、石膏和卤化物（干旱区），整个残积物呈灰黄—黄色，又称黄土状风化壳。无清晰分层，厚度不大。

3.硅铝粘土型残积物

湿润气候条件下，以化学风化为主，形成硅铝残积阶段型残积物。这一类残积物以形成多种粘土矿物为特征，并形成少量次生氧化铁和氢氧化铁矿物，以高岭土矿物为主，蒙脱石次之，被高价铁染成红色剖面，称红色高岭土风化壳。分层不很清晰，若含氢氧化铁（褐铁矿）较多时呈褐色、灰色。

4.铁铝型残积物（砖红土风化壳）

湿热气候条件下，化学风化比较彻底，硅酸盐矿物全部分解，转变为以次生铁、铝矿物和高岭石粘土矿物为主的砖红土风化壳。化学元素析出后除部分易迁移元素（K、Na、Ca、Mg）流失外，Fe、Al及部分Si则形成氧化物、含水氧化物（水铝石、赤铁矿、褐铁矿等），沉淀在风化产物中，形成铁铝残积阶段型红土残积物。这一类风化壳因含高价铁而呈红色—砖红色，厚度为数十米至百米，风化时间长（可达几十万年），分层清晰。此类风化壳中SiO2含量从原岩的45%～50%降至1%～2%，Al2O3、Fe2O3则从原岩的15%～20%增至80%～90%，反映出明显的脱硅富铝特征。因湿热气候带旱季引起地下水面下降，毛细作用把Al2O3和Fe2O3带到地表，常在风化壳顶部形成铁质铝土矿壳。

在相同的气候条件下，基岩性质对残积物有重要影响，可溶性岩石（石灰岩、白云岩、大理岩、石膏及其他生物化学岩类等）风化时，钙质残积阶段较长，溶解物大部分被水介质搬运走，岩石中原有的粘土、铁、铝等杂质聚集成残积粘土层，通常经高价铁染红，称为赭土，它不同于完全由次生粘土组成的红土。花岗岩含有较多的硅铝，但含钙少，风化时可较快达到硅铝阶段，形成富含石英、高岭石的残积物。玄武岩含钙多，其富钙阶段比花岗岩长，残积物中含较多碳酸钙白色薄膜。橄榄岩等超基性岩含铁量高，在硅铝化阶段就能生成含褐铁矿、针铁矿和水赤铁矿的残积层。砂岩、片麻岩与花岗岩相似。页岩、板岩、千枚岩等缺乏钙质，一开始就进入硅铝阶段，形成粘土残积层。而石英岩抗化学风化能力极强，一般只受物理风化而形成石英砂。