香港中學文憑考試地理/E1/物理風化

讓我們先定義一下風化

風化 - 岩石在原地（原位）的崩解。

風化層 - 由風化作用形成的鬆散岩石碎屑層，是土壤發育的母質。

現在再來一個定義

物理風化 - 岩石在原地（原位）透過物理手段崩解成更小的碎屑，化學成分不變。

物理風化有幾個重要的例子，按重要性大致降序排列

• 由壓力釋放
• 由熱脹冷縮
• 由生物活動
• 由凍融作用
• 由鹽類結晶
• 由交替溼潤和乾燥

壓力釋放

有利條件：節理髮育的深成岩（如花崗岩），活躍的剝蝕作用

1. 深成岩，如節理髮育的花崗岩，是在地球表面以下形成的，受到上覆岩石的巨大壓力。
2. 如果上覆岩石被剝蝕作用帶走，岩石的高壓就會釋放。
3. 岩石會膨脹，形成平行於表面的裂縫。
4. 隨著時間的推移，岩石的外層會分裂成薄片，剝落並像洋蔥一樣剝離。這就是層狀剝落。
5. 這個過程會在表面留下一個被稱為剝落穹丘的圓形岩石。其他風化劑和剝蝕過程可以作用於新的表面。

熱脹冷縮

有利條件：晝夜溫差大，沒有樹木遮擋表面，低反照率（即顏色較深的岩石），確保吸收更多的太陽能

熱脹冷縮風化有三種類型。注意每種型別的有利條件和外觀。

名稱	有利條件	過程
塊狀崩解	均勻的、節理髮育的岩石（花崗岩）	白天，岩石吸收強烈的太陽輻射並膨脹。 晚上，溫度下降，岩石收縮。 反覆的膨脹和收縮會產生應力，並擴大岩石中的節理。 最終，岩石會沿著裂縫分裂成塊狀。
顆粒崩解	顆粒粗大的岩石，礦物具有不同的膨脹/收縮速率（花崗岩，砂岩）	白天，岩石吸收強烈的太陽輻射。一些礦物膨脹速度快於其他礦物，並將相鄰的礦物推開。 晚上，溫度下降。收縮速度快的礦物會從相鄰礦物中分離出來。 隨著時間的推移，反覆的膨脹和收縮會鬆動顆粒，這些顆粒會一個一個地從岩石中分離出來。 風化岩石碎屑的顆粒散落在岩石底部。
層狀剝落	具有均勻結構和細粒的岩石塊（流紋岩）	白天，岩石吸收強烈的太陽輻射。岩石的外層被加熱並比內部膨脹得更劇烈，形成同心圓狀裂縫。 晚上，溫度下降。岩石外層冷卻速度比核心快，形成放射狀裂縫。 隨著時間的推移，反覆的膨脹和收縮會產生壓力，並擴大裂縫。 最終，外層會剝落，在土地上留下岩石板。 新的表面將暴露在加熱和冷卻中。

生物活動

有利條件：炎熱潮溼的氣候

以下是生物活動促進物理風化的兩種方式

• 樹根可能生長到岩石中，並迫使節理開啟。壓力累積，最終會沿著節理將岩石斷裂。
• 蚯蚓和兔子打洞會促進物理風化。

凍融作用

有利條件：高海拔地區，溫度在0°C上下波動。（香港冬季山頂）

1. 當水滲入節理和裂縫時，水會結冰，體積膨脹9%，並在夜間對節理施加壓力。
2. 白天，水會再次融化。
3. 隨著時間的推移，反覆的凍融會產生壓力，並擴大節理。
4. 最終，岩石會沿著節理斷裂。

鹽類結晶

有利條件：沿海地區，孔隙經常被海水浸泡。

1. 岩石中的孔隙充滿著鹽溶液。
2. 當水或溶劑蒸發時，鹽晶體會生長。
3. 隨著時間的推移，反覆的鹽類結晶會擴大孔隙。
4. 鹽晶體的生長會削弱岩石，使其更容易受到侵蝕。

交替溼潤和乾燥

有利條件：花崗岩。

1. 岩石中某些礦物在吸收水時會膨脹。
2. 當它們乾涸時，它們會再次收縮。
3. 隨著時間的推移，反覆的溼潤和乾燥會產生壓力，並擴大節理。
4. 最終，岩石會沿著節理斷裂。