物理風化是指岩石在溫度變化、凍融、有機體、水、風和重力等物理機械作用下崩解、破碎成大小不一碎屑和顆粒的過程。岩石由線脹和體脹係數不同的多種礦物組成，季節性或晝夜的溫度變化，長期的熱脹冷縮交替會使岩石不均一縮脹而逐漸破碎;岩石裂隙中水分遇冷結冰並膨脹產生的巨大壓力，使岩石崩解;植物根系的楔入是岩石破裂不可忽視的動因；流水、風力產生的磨蝕、切割、衝擊，是常見而廣泛的物理風化原因，會使岩石發生形態變化並破碎。物理風化只引起岩石在形態和體積大小的變化，但不使其礦物成分和化學組成發生明顯的變化。物理風化使岩石通氣透水，也為進一步的化學風化和生物風化提供條件，為土壤發育提供基礎條件。物理風化是普遍存在的，但在溫差較大的乾旱和髙寒地區，物理風化較化學風化和生物風化作用更為強烈，是這些地區的主要風化形式。
基本介紹
- 中文名：風化作用
- 外文名：weathering
- 區別：與化學風化不同
- 產物：岩石碎屑，礦物碎屑
- 方式：熱力風化，冰劈（冰楔）作用
- 易形成：沙漠地區
釋義,風化方式,熱力風化作用,冰劈（冰楔）作用,風化作用,風化原理,與化學風化區別,現象特徵,
釋義
風化作用(weathering，又稱侵蝕，風化）：由於溫度的變化、大氣(氧氣)、水溶液以及生物的作用，
使地表岩石或礦物在原地發生物理、化學變化的過程叫風化作用。它發生以後，原來高溫高壓下形成的礦物被破壞，形成一些在常溫常壓下較穩定的新礦物，構成陸殼表層風化層，風化層之下的完整的岩石稱為基岩，露出地表的基岩稱為露頭。
物理風化定義：地表岩石發生機械破碎而不改變其化學作用，也不形成新礦物的作用稱為物理風化。
物理風化產物：岩石碎屑、礦物碎屑。
風化方式
熱力風化作用
原因：岩石為熱的不良導體，白天升溫、晚上降溫，導致內部溫度的差異，使岩石內部產生引張力，使岩石產生裂縫；
既是同種礦物，由於礦物排列的方向不同，也會產生差異膨脹，從而導致岩石開裂。結果使岩石層層剝落
冰劈（冰楔）作用
孔隙中的水結冰膨脹撐裂岩石，水結冰時，體積增加9%左右，所產生的壓強可達2000kg /cm2 。在寒冷地區，由於晝夜溫度變化較大，石材內和外表的水分在石材的孔洞、縫隙、裝飾縫、安裝縫之間交替凍結—融化—再凍結—再融化，由於水與凍的膨脹與收縮力反覆進行，終造成石材表面和近表面的結構鬆動與裂隙，使石材碎裂。石材的凍融風化發生在石材孔洞較大，吸水率較大，密度相對小的品種上比較明顯。
岩石的物理風化
岩石的物理風化風化作用
地表和接近地表的岩石，在溫度變化、水、空氣及生物的作用和影響下所發生的破壞作用，稱為風化作用。可分成兩種主要類型：1、物理風化作用：是指岩石只發生機械破碎而化學成分未改變的風化作用。物理風化的結果是形成各種碎屑物質。
2、化學風化作用：指岩石在氧、水和溶於水中的各種酸、以及生物的作用下，發生化學分解的風化作用。
4、造岩礦物和岩石在風化過程中的穩定性
1) 長石類
在物理風化作用下，長石易沿解理面破碎。在化學風化作用下,受各種酸的作用而分解：
長石→ 水雲母+K+、Na+、Ca2+→ 高嶺石（蒙脫石）+SiO2→ 蛋白石+三水鋁石
不同種類的長石中，鉀長石比斜長石穩定，酸性斜長石又較基性斜長石穩定。
2）鐵鎂礦物
這類礦物的穩定性較低，其中以橄欖石最易風化，輝石次之，再其次是角閃石。在化學風化作用下，尤其是在碳酸的作用下，這類礦物首先分解出Ca2+、Mg2+、Fe2+陽離子，形成重碳酸鹽，溶於水中被帶走；在氧化作用下,這類礦物中的低價鐵氧化成高價鐵，形成含水的氧化鐵礦物而殘積在風化地區、故其風化產物多呈紅色、褐色及棕色。
3）石英
為最穩定的造岩礦物，在風化過程中幾乎只發生機械破碎，不易發生溶解。
4)雲母類
白雲母穩定性較黑雲母高，故在沉積岩中前者較常見。白雲母在化學風化作用下可以分解而轉變成為水雲母以至高嶺石；黑雲母風化後形成含水的氧化鐵礦物及粘土礦物，其部分陽離子則被淋濾。
5）粘土礦物
為沉積岩的重要造岩礦物。由於此類礦物是在地表條件下形成的，故在一般風化作用下只發生機械破碎，而無化學分解現象。
6）碳酸鹽礦物
主要為方解石和白雲石。這類礦物在酸性水中極易溶解，而在極乾燥的氣候條件下，可由物理風化作用破碎成碳酸鹽碎屑。
5、岩石的風化及影響因素
1）礦物成分， 2）結構構造， 3）氣候條件
岩石破碎 →Ca、Na、Mg、K帶出→ 水雲母或蒙脫石 → 高嶺石 →含水氧化鐵+蛋白石+鋁土礦。
6、風化產物
母岩風化後形成的產物按其性質可分為三類：
1）碎屑物質 這是母岩機械破碎的產物。
2）不溶殘餘物質 是母岩在分解過程中新生成的礦物。
3）溶解物質 在化學風化過程中，母岩中活潑性較大的金屬元素分解出來溶於水中，組成真溶液或膠體。
2、化學風化作用：指岩石在氧、水和溶於水中的各種酸、以及生物的作用下，發生化學分解的風化作用。
4、造岩礦物和岩石在風化過程中的穩定性
1) 長石類
在物理風化作用下，長石易沿解理面破碎。在化學風化作用下,受各種酸的作用而分解：
長石→ 水雲母+K+、Na+、Ca2+→ 高嶺石（蒙脫石）+SiO2→ 蛋白石+三水鋁石
不同種類的長石中，鉀長石比斜長石穩定，酸性斜長石又較基性斜長石穩定。
2）鐵鎂礦物
這類礦物的穩定性較低，其中以橄欖石最易風化，輝石次之，再其次是角閃石。在化學風化作用下，尤其是在碳酸的作用下，這類礦物首先分解出Ca2+、Mg2+、Fe2+陽離子，形成重碳酸鹽，溶於水中被帶走；在氧化作用下,這類礦物中的低價鐵氧化成高價鐵，形成含水的氧化鐵礦物而殘積在風化地區、故其風化產物多呈紅色、褐色及棕色。
3）石英
為最穩定的造岩礦物，在風化過程中幾乎只發生機械破碎，不易發生溶解。
4)雲母類
白雲母穩定性較黑雲母高，故在沉積岩中前者較常見。白雲母在化學風化作用下可以分解而轉變成為水雲母以至高嶺石；黑雲母風化後形成含水的氧化鐵礦物及粘土礦物，其部分陽離子則被淋濾。
5）粘土礦物
為沉積岩的重要造岩礦物。由於此類礦物是在地表條件下形成的，故在一般風化作用下只發生機械破碎，而無化學分解現象。
6）碳酸鹽礦物
主要為方解石和白雲石。這類礦物在酸性水中極易溶解，而在極乾燥的氣候條件下，可由物理風化作用破碎成碳酸鹽碎屑。
5、岩石的風化及影響因素
1）礦物成分， 2）結構構造， 3）氣候條件
岩石破碎 →Ca、Na、Mg、K帶出→ 水雲母或蒙脫石 → 高嶺石 →含水氧化鐵+蛋白石+鋁土礦。
6、風化產物
母岩風化後形成的產物按其性質可分為三類：
1）碎屑物質 這是母岩機械破碎的產物。
2）不溶殘餘物質 是母岩在分解過程中新生成的礦物。
3）溶解物質 在化學風化過程中，母岩中活潑性較大的金屬元素分解出來溶於水中，組成真溶液或膠體。
風化原理
石材在開採前和使用後，因受自然環境冷熱、雨雪、霧霜、輻射、地震等交替進行，使岩石的顆粒結構之間發生斷裂、移位、拉開、折皺等形態變化，而局部的變化由表面逐漸向里，由小變大，由邊部到中心、由粗變細，終使石材變成鬆散、破碎狀態。
與化學風化區別
物理風化，又稱機械風化，是最簡單的風化作用，常見的物理風化的方式有溫差風化、冰劈風化、鹽類結晶與潮解作用和層裂作用。物理風化作用是指使岩石發生機械破碎,而沒有顯著的化學成分變化的作用。
化學風化,岩石發生化學成分的改變分解，稱為化學風化。例如，岩石中含鐵的礦物受到水和 化學風化空氣作用，氧化成紅褐色的氧化鐵；空氣中的二氧化碳和水氣結合成碳酸，能溶蝕石灰岩；某些礦物吸收水分後體積膨脹；水和岩層中的礦物作用，改變原來礦物的分子結構，形成新礦物。這些作用可使岩石硬度減弱、密度變小或體積膨脹，促使岩石分解。
化學風化,岩石發生化學成分的改變分解，稱為化學風化。例如，岩石中含鐵的礦物受到水和 化學風化空氣作用，氧化成紅褐色的氧化鐵；空氣中的二氧化碳和水氣結合成碳酸，能溶蝕石灰岩；某些礦物吸收水分後體積膨脹；水和岩層中的礦物作用，改變原來礦物的分子結構，形成新礦物。這些作用可使岩石硬度減弱、密度變小或體積膨脹，促使岩石分解。
現象特徵
物理風化是最簡單的風化作用，在沙漠地區尤其明顯。因為那裡氣溫白天高達40－50℃，晚上可降到0℃以下，岩石熱脹冷縮，這種脹縮在岩石表部和核部是不一樣的。由於不同礦物的膨脹係數不一樣，久而久之，岩石出現了裂隙，由大塊變成了小塊，由小塊變成砂，由砂變為土，石頭就爛掉了。在有化學作用和生物作用參與的情況下，風化作用進行得更快，風化的過程和產物也更豐富多彩。
最常見的風化現象是岩石的球狀分化，這是因為岩石的外層易發生成層裂開和鱗片狀剝落的緣故，兼之岩石內常有相互交錯的裂縫，沿裂縫風化最深，稜角磨得最圓。在懸崖陡坡上的岩石，因風化而發生崩落，裂解下來的石塊沿山坡流動，最後在山坡腳下穩定的地方堆積下來，形成上尖下圓的錐形體，稱倒石錐。如果是一個平緩的山坡，崩落下來的岩塊雜亂地堆積在那裡，形成石灘或石海。
