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在另一些情况下,地球表面下部的岩层可能容许大量岩浆增长,但是由于厚重的上覆岩石而不能到达地面。然而,岩浆侵入所施加的压力,仍然可能使地表岩层发生弯褶、鼓起和破裂。此外,还可能产生体积很大的熔岩穹丘,例如南达科他州的布莱克丘陵(Black Hills)。火山喷发的一个副作用是将大量火山灰喷到大气层中,有时影响到数千千米以外的天气和气候格局。
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过去的历史表明,熔岩有时通过裂隙或者断裂流出,没有形成火山。这类缓慢流出的熔岩流覆盖了大洋的底部。在大陆上,印度的德干高原和美国西北部太平洋沿岸的哥伦比亚高原都是这种作用的实例(图3.19)。
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图 3.19 流体状的熔岩形成了哥伦比亚高原,覆盖了13万平方千米的地面。有些单独的熔岩流厚达100米,从其源头的裂隙向外蔓延60千米以上。(© Wolfgang Kaehler)
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3.5 均夷作用
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均夷作用(gradational process)是陆地表面削低的原因。如果某处陆地表面曾经一度有山地耸立,现在变成了低矮平坦的平原,这就表明那里发生了均夷作用。磨削、刨刮或者吹刮下来的物质堆积到新的地方,就形成了新的地貌。从地质年代角度说,落基山是近期的现象。那里进行的均夷作用如同所有陆地表面一样活跃,只不过还没有足够的时间将该处巨大的山地削平。
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均夷作用有三种:风化作用、块体运动和侵蚀作用。风化作用——无论是机械风化还是化学风化,所起的作用都是将岩石变成碎屑,便于形成土壤和通过重力作用或侵蚀作用将碎屑移动到新的地方。块体运动通过重力作用将较高处的松软物质——包括岩石碎屑和土壤,向坡地下部运送。而流水、流冰、风、波浪和水流等营力则将这些物质搬运到其他地方,形成或者改变地貌。
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风化作用
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风化作用(weathering)就是地球表面或其附近的岩石和矿物,在大气因素(水、空气和温度)作用下,发生破碎和分解。风化作用是机械作用和化学作用的结果。
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机械风化作用
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机械风化作用(mechanical weathering)是地球物质在地面或近地面发生的物理解体,即较大块的岩石破碎成较小的碎片。有许多作用可引起机械风化作用。其中最重要的有三种:冻融作用,盐分晶体的发育和植物根的活动。
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如果水渗进岩石(渗入颗粒之间或者沿着节理裂隙)并发生冰冻,生成的冰晶就会对岩石产生压力。当这种过程重复发生——冰冻、融化、冰冻、融化,反复进行,岩石便开始解体破碎。盐分晶体在干旱气候下的作用与此类似。地下水(groundwater)经由毛细管作用(水由于表面张力而上升)被吸引到地面。这种作用与植物体内的液态养分通过茎叶系统向上运动的作用类似。蒸发作用(evapotranspiration)留下的盐分在岩石中形成结晶、逐渐增大,最终将岩石分解。树木和其他植物的根也能寻找通道进入岩石的节理裂隙。当它们生长时会破坏和分解岩石。所有这些活动都是机械作用,因为它们是物理性的,并不改变所作用物质的化学成分。
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化学风化作用
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有许多化学风化作用(chemical weathering)使岩石分解,而不是破碎解体。换言之,组成岩石的矿物是通过矿物的化学反应,而不是通过崩解、碎裂分离成为组成部分。化学风化包括三种重要的过程:氧化作用、水解作用和碳(酸)化作用。由于它们中的每一种都依赖于水,因此化学风化作用在干旱和寒冷地区比潮湿和温暖地区差。在湿热条件下,化学反应加速发生。所以,在寒冷、干旱地区发生的化学风化作用比温暖、潮湿地区少。
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氧化作用是氧与铁这类矿物成分结合,形成氧化物的作用。这导致了有些与氧接触的岩石表面开始分解。当水同铝硅酸盐之类的某些岩石矿物接触时也会发生分解作用,这样发生的化学变化称为“水解作用”。当来自大气中的二氧化碳气体溶解于水中时,就形成弱的碳酸,这种碳的作用称为“碳(酸)化作用”。因为在此作用中产生的碳酸氢钙易于溶解,被地下水和地表水运走,所以在石灰岩中特别明显。
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无论机械风化作用还是化学风化作用,本身都不产生独特的地貌。然而它们为侵蚀作用和土壤的形成准备了岩石颗粒。在风化作用将岩石分解之后,流水、风,以及流冰等重力和侵蚀作用力就能将风化的物质搬运到新的地点。
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机械风化和化学风化作用形成土壤。土壤是含有机质、空气、水和风化岩石的细粒物质薄层,发育在下部的坚硬岩石上。所形成的土壤类型是土壤发育地区的气候和土壤下部的岩石类型共同作用的结果。温度和降水作用于矿物,与覆盖在矿物上的植物的分解作用相结合,就形成了土壤。关于土壤这个论题,将在第4章做较详细的讨论。
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块体运动
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(a)
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