剪节理发育地区球状风化物的成因分析

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1、第39卷第4期2015年12月地质学刊JournalofGeologyV01．39No．4Dee．，2015doi．103969／j．issn．1674·3636．2015．04．592剪节理发育地区球状风化物的成因分析李蒙1，一，赵红格1”，卓鱼周1⋯，高少华1⋯，董欣1’2(1．西北大学地质学系，陕西西安710069；2．大陆动力学国家重点实验室，陕西西安710069)摘要：在系统总结国内外关于球状风化物成因研究已有认识的基础上，针对其中存在的一些值得商榷的问题，结合大量野外图片以及标本分析，对剪节理发育地区球状风化物的成因展开重点研究。提出由于应力作用使岩石

2、内部产生球状细微剪切变动，之后受风化作用的影响形成了球状风化产物的新观点。以此为基础，分析了其他类型球状风化物的形成与力作用的关系。关键词：球状风化物；应力作用；剪节理；球状细微剪切变动；风化作用；贺兰山；西安；青岛中图分类号：P581文献标识码：A文章编号：1674—3636(2015)04—0592～070引言本次研究中所讨论的球状风化物指的是自然界岩石中球形状的风化产物，这类风化产物分布范围广泛，涉及各类岩石，对其成因的探讨，目前主要以国外报道为主。在简单综述各类球状风化物研究现状的情况下，认为所有球状风化物类型在形成过程中都存在应力的作用，故而以剪节理发育

3、地区为例进行分析，从应力作用的方式，进而阐明各类球状风化物成因过程及共性。1国内外球状风化物研究进展及存在的问题1．1国内研究现状国内研究者主要观点认为，由于岩石各个部分受到的风化影响不同，在地表接受风化时，棱角、棱边和表面上受到的风化影响越来越小，因而造成了风化剥落的速度差异，尖角部分由于风化速度过快逐渐被磨圆，最终岩石越来越趋向于“球状”。在球状风化过程中，微观上受到岩石结构、构造、矿物成分以及矿物抗风化能力大小等因素的影响，宏观上受到区域构造条件、水文条件、气候、地形等因素的影响(夏邦栋，1995)。在花岗岩、玄武岩形成的球状风化物研究中，分析了岩石内部的元

4、素变化。工程上对其力学性质研究相当深入，不过对其成因的深层次探索却很少涉及。1．2国外研究进展国外研究球状风化物时主要有2种方法：一种方法是研究岩石形成以及破坏过程中发生的变化，另一种是研究岩石破坏后风化改造的变化。前者主要有岩石卸载与岩石膨胀，恒定体积改变，微裂隙以及外部压力作用等观点(Ollier，1971；Jocelyn，1972；Sarracinoetal，1989)。后者主要观点为：Liesegang原理、元素迁移、岩石外部形态控制、岩石易风化矿物膨胀导致球状剥落等。前者重点研究岩石所发生的物理变化，而后者主要关注岩石的化学变化，例如：内部化学元素迁移变

5、化、岩石体积与密度变化、岩石内部造岩矿物的风化改变等(Chapmanetal，1949；Augustithisetal，1966，1980；Leitehetal，1994；Patinoetal，2003)。1．3国内外研究成果球状风化物分布广泛，在各类岩石中均有发现，如花岗岩、玄武岩、片麻岩、安山岩、砂岩类、辉长岩、铝土矿，以及其他一些岩石类型中(011ier，1967；Healdetal，1979；Fritzetal，1984；Eggletonetal，1987；Chatterjeeetal，1998)，具有形成的普遍性。收稿日期：2014—10-29；修回日期

6、：2015-02-03；编辑：陆李萍基金项目：国家Lq然科学基金项目(40902032)，大陆动力学国家重点实验室自主研究课题(BJ08133—14)作者简介：李蒙(1989一)，男，硕士研究生，矿产普查与勘探专业，研究方向为地质工程与盆山耦合分析，E—mail：fly—limeng@163．Corn第39卷第4期李蒙等：剪节理发育地区球状风化物的成因分析593对同一风化岩层有裂隙与没有裂隙部位以及相似环境有裂隙与没有裂隙部位对比发现：球状风化物只发生在有裂隙和有水通过的地方，球状岩石几乎只发生在厚层岩层，薄层不会发展成这种球状形态，球状风化多出现于风化作用活跃的

7、厚层裂隙发育地带(Gindyetal，1985；McBride，2003)，具有发育的特殊性。在化学元素方面，球形岩石与同层没有裂隙的岩石相比，缺少A1、Si、Mg、K，而富Fe、Ca，扩散环带分为相对富铁带和相对贫铁带，说明在球状风化物形成过程中元素确实发生了迁移变化。球状风化岩石内部矿物确实发生了后期风化改造，易风化矿物的含量及比例影响球形风化物的发展变化(Ferry，1984；LePera，2000)，球状风化物的密度、体积比新鲜岩石有较明显的增加(Healdetal，1979；Skinnepelal，1996)。Liesegang环带确实受岩石外形的控制，

8、早期形成的