首先我們下來(lái)搞清楚風(fēng)化殼的基本概念：地殼表層巖石風(fēng)化的結(jié)果，除一部分溶解物質(zhì)流失以外，其碎屑?xì)堄辔镔|(zhì)和新生成的化學(xué)殘余物質(zhì)大都?xì)埩粼谠瓉?lái)巖石的表層。這個(gè)由風(fēng)化殘余物質(zhì)組成的地表巖石的表層部分，或者說(shuō)已風(fēng)化了的地表巖石的表層部分，就稱(chēng)為風(fēng)化殼或風(fēng)化帶。石灰?guī)r風(fēng)化過(guò)程中，主要是方解石的化學(xué)淋失，玄武巖中的輝石、角閃石晶格能小，易于風(fēng)化，形成風(fēng)化殼也較厚；花崗巖中的主要礦物長(zhǎng)石和石英晶格能大,抗風(fēng)化能力強(qiáng),風(fēng)化速度較慢，但由于花崗巖的強(qiáng)烈崩解作用，水分廣泛滲入，可形成深厚的風(fēng)化殼； 在構(gòu)造穩(wěn)定的平坦地形條件下，風(fēng)化殼形成的速度大于侵蝕速度，有利于形成深厚的風(fēng)化殼；相反，在年輕的褶皺帶，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)劇烈，地形起伏大，坡陡谷深地區(qū)的風(fēng)化殼一般較淺薄。

風(fēng)化作用的產(chǎn)物

（一）物理風(fēng)化作用的產(chǎn)物
物理風(fēng)化作用是一種純機(jī)械的破壞作用，其結(jié)果是使巖石崩解成粗細(xì)不等、棱角明顯的碎塊。如果沒(méi)有其他的地質(zhì)作用（如剝蝕作用），碎屑常覆蓋在原巖的表面，其成分與原巖一致。如果地形較陡，巖石碎屑在重力的作用下，向坡下滾動(dòng)或墜落，堆積在坡腳，由于慣性力的作用，粗大的碎塊滾得較遠(yuǎn)，堆積在下部，而細(xì)小的碎塊滾得較近堆積在上部，形成上部巖石碎屑小，下部巖石碎屑粗的堆積體，稱(chēng)倒石錐（或倒石堆）（圖5-5）。


圖5-5 倒石錐（或倒石堆）形態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖

（引自田明中等，2009）
（二）化學(xué)風(fēng)化作用的產(chǎn)物
化學(xué)風(fēng)化作用的最終產(chǎn)物包括兩部分：一是能溶于水中的可遷移物質(zhì)；一是難以遷移，堆積在原地的殘積物。
能溶于水的可遷移物質(zhì)包括各種易溶鹽類(lèi)，K＋，Na＋的氫氧化物和少部分難溶物質(zhì)（如Si4＋，Al3＋，F(xiàn)e3＋，Mn4＋等氧化物或氫氧化物膠體），易溶物質(zhì)在水中常以真溶液形式遷移，而部分難溶物質(zhì)常以膠體的形式被遷移。殘積物主要為難溶物質(zhì)、巖石碎屑和風(fēng)化形成的礦物，如石英碎屑、蒙脫石、高嶺石、鋁土礦、蛋白石、褐鐵礦等。
礦物和巖石在化學(xué)風(fēng)化過(guò)程中是逐步分解的，由于各種礦物的物理、化學(xué)性質(zhì)不同，在分解過(guò)程中的難易程度也不一樣。換句話說(shuō)，就是礦物的抗風(fēng)化能力有強(qiáng)弱之別。據(jù)研究，在自然界中各類(lèi)礦物抗風(fēng)化能力的順序是：氧化物、氫氧化物＞硅酸鹽＞碳酸鹽＞硫化物＞鹵化物、硫酸鹽。幾種常見(jiàn)礦物抗風(fēng)化能力的順序是：石英＞白云母＞長(zhǎng)石＞黑云母＞角閃石＞輝石＞橄欖石。
組成礦物的元素在礦物分解過(guò)程中也是逐步分離出來(lái)的。由于各種元素的化學(xué)性質(zhì)不同，在析出的過(guò)程中就有難易之分。常見(jiàn)元素的遷移系列如表5-1所示。表中所列的1，2系列的元素在化學(xué)風(fēng)化過(guò)程中總是最先被析出，組成易溶鹽類(lèi)被河水、地下水帶走，這些元素是構(gòu)成鹵化物、硫酸鹽的主要元素。表中3，4系列的元素只能作短距離遷移或殘留原地，這兩個(gè)系列的元素主要組成硅酸鹽或氫氧化物礦物，所以殘積物中多含SiO2 和Fe，Al的氫氧化物或含水氧化物。


表5-1 元素的遷移系列

（據(jù)А.И.彼列爾曼，1975，簡(jiǎn)化）
（三）生物風(fēng)化作用的產(chǎn)物
生物風(fēng)化作用的產(chǎn)物包括兩部分：一部分是生物物理風(fēng)化作用形成的礦物、巖石碎屑，在成分上與原巖相同；另一部分是生物化學(xué)風(fēng)化作用的產(chǎn)物，其特征是在物質(zhì)成分上與原巖不一樣。生物風(fēng)化作用的一種重要產(chǎn)物就是土壤，確切地說(shuō)它是物理、化學(xué)和生物風(fēng)化作用的綜合產(chǎn)物，但尤以生物風(fēng)化作用為主，使其富含腐殖質(zhì)。土壤一般為灰黑色、結(jié)構(gòu)松軟、富含腐殖質(zhì)的細(xì)粒土狀物質(zhì)，與一般殘積物的主要區(qū)別在于含有大量腐殖質(zhì)，具有一定的肥力。
（四）風(fēng)化殼
地表巖石經(jīng)物理、化學(xué)、生物風(fēng)化的長(zhǎng)期作用，形成由風(fēng)化產(chǎn)物組成的、分布于大陸基巖面上的不連續(xù)薄殼，稱(chēng)為風(fēng)化殼。風(fēng)化殼覆蓋在陸地表面，由于表層和下部的巖石所經(jīng)受的風(fēng)化強(qiáng)度不一樣，表層的風(fēng)化程度要深，而下部的風(fēng)化程度要淺，因此，在剖面上自上而下的風(fēng)化產(chǎn)物在成分和結(jié)構(gòu)上都有明顯的差異，所以風(fēng)化殼在剖面上可以分為若干層。如以花崗巖的風(fēng)化殼為例，一般自上而下可分為四層（圖5-6）。


圖5-6 風(fēng)化殼剖面

Ⅰ—土壤層；Ⅱ—?dú)埛e層；Ⅲ—半風(fēng)化層；Ⅳ—基巖
（1）土壤層
呈深褐灰色，質(zhì)細(xì)且疏松，富含腐殖質(zhì)，植物根系較多。原巖的礦物成分、結(jié)構(gòu)基本消失。厚薄不一，一般以20～50 cm較多。常是綜合風(fēng)化作用的結(jié)果。
（2）殘積層
呈黃褐、褐紅色，質(zhì)細(xì)松軟，原巖的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造消失，主要由黏土礦物組成，一般不含腐殖質(zhì)。原巖中的黑云母風(fēng)化成蛭石，長(zhǎng)石類(lèi)礦物風(fēng)化成高嶺土等。以化學(xué)風(fēng)化作用為主。
（3）半風(fēng)化層
呈淡褐色，原巖的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造部分保存，但巖石已松軟。巖石的部分礦物成分發(fā)生變化。
（4）基巖
未風(fēng)化的原巖。
實(shí)際上，不同種類(lèi)巖石形成的風(fēng)化殼的分層也不一樣，有的分層很完整，如花崗巖、黏土巖等，而有的風(fēng)化殼只有土壤層、殘積層，如灰?guī)r等。
在風(fēng)化殼剖面上這四層的界面是不清晰的，呈漸變過(guò)渡，且凹凸不平，這主要受巖石的性質(zhì)及引起風(fēng)化作用因素的影響。風(fēng)化殼的構(gòu)成（分層）和特點(diǎn)不僅受巖石性質(zhì)的影響，還受氣候條件的影響。在不同氣候條件下，由于影響風(fēng)化作用因素的不同，從而產(chǎn)生具有不同特征的風(fēng)化產(chǎn)物，也就構(gòu)成具有不同特點(diǎn)的風(fēng)化殼。如寒冷地區(qū)形成碎屑型風(fēng)化殼、濕熱地區(qū)形成磚紅土型風(fēng)化殼等。
地質(zhì)歷史時(shí)期形成的風(fēng)化殼稱(chēng)古風(fēng)化殼。古風(fēng)化殼常保存在巖層或沉積物中，如華北地區(qū)下奧陶統(tǒng)與上石炭統(tǒng)之間保存有一古風(fēng)化殼；黃土高原的黃土中也保存有多個(gè)古風(fēng)化殼。由于古風(fēng)化殼形成后受到其他地表營(yíng)力的剝蝕作用，多數(shù)保存不完整，厚度也很小。
（五）土壤
土壤是指地球表面陸地上能夠生長(zhǎng)植物的疏松表層。土壤之所以能夠生長(zhǎng)植物，是因?yàn)樗哂幸欢ǖ姆柿ΑＫ^土壤肥力就是指土壤具有長(zhǎng)期不斷地供應(yīng)和調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)過(guò)程中所需要的養(yǎng)分、水分、空氣和熱量的能力。土壤一般是在風(fēng)化殼（如山區(qū)土壤）和松散沉積層（如平原、盆地地區(qū)土壤）的基礎(chǔ)上，經(jīng)生物及其他風(fēng)化作用的綜合改造而形成的。


圖5-7 土壤剖面示意圖

A—表土層；B—淀積層；C—母質(zhì)層
土壤的主要組成有腐殖質(zhì)、礦物質(zhì)、水分和空氣。腐殖質(zhì)是生物、微生物遺體在風(fēng)化產(chǎn)物中不斷聚集腐爛后變成的，它的存在與否是土壤與其他松散堆積物的主要區(qū)別。土壤中的礦物質(zhì)由風(fēng)化過(guò)程中形成的和殘存的各種黏土礦物以及石英、長(zhǎng)石、角閃石、云母等組成，這些礦物質(zhì)與土壤中的腐殖質(zhì)、水分和空氣相互作用，使土壤性質(zhì)多變，形成復(fù)雜的肥力性狀。土壤的厚度一般50～60 cm到1～2 m，最厚可達(dá)10 m以上。發(fā)育成熟的土壤剖面，根據(jù)其成分、顏色和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，自上而下可分為三層（圖5-7）。
（1）表土層
有機(jī)質(zhì)豐富，由于腐殖質(zhì)的積聚常呈暗色，為黑、灰、淺灰色，是耕作的對(duì)象。在該層的上部，腐殖質(zhì)相對(duì)富集，顏色也相對(duì)較暗，被稱(chēng)為腐殖質(zhì)層；該層下部，由于風(fēng)化和水的向下淋濾作用，造成物質(zhì)的淋溶，顏色較上部要淺，被稱(chēng)為淋溶層或淋濾層。
（2）淀積層或心土層
有機(jī)質(zhì)較表土層低，由于雨水不斷滲入，從上層淋濾下來(lái)的部分物質(zhì)在這里沉淀。淀積的物質(zhì)主要有氧化鐵、氧化鋁、腐殖質(zhì)、石膏和碳酸鈣等。本層很少受到耕作的影響，但是其性質(zhì)在很大程度上決定土壤肥力。
（3）母質(zhì)層
受生物風(fēng)化或改造作用較弱，在基巖風(fēng)化殼剖面中相當(dāng)于殘積層和半風(fēng)化層，在松散沉積物剖面中相當(dāng)于未受生物改造或改造很弱的沉積層，該層與淀積層呈過(guò)渡關(guān)系。
在不同地區(qū)、不同氣候條件下土壤的特征是不同的。主要的土壤類(lèi)型有紅壤、黃壤、棕壤、褐土、黑土、黑鈣土、粟鈣土、荒漠土、冰沼土、水稻土和鹽堿土等。土壤的類(lèi)型與分布主要與氣候帶有關(guān)。不同的土壤類(lèi)型可反映其形成時(shí)的不同氣候環(huán)境，如我國(guó)東北地區(qū)分布的黑土與黑鈣土主要形成于溫帶—寒溫帶氣候，我國(guó)南方地區(qū)分布的紅壤與黃壤主要形成于熱帶—亞熱帶的濕熱氣候，我國(guó)西北地區(qū)分布的粟鈣土和鹽堿土主要形成于干旱或半干旱氣候。土壤不僅現(xiàn)在可以形成，在地質(zhì)歷史時(shí)期也可形成，那稱(chēng)為古土壤，它們保存在沉積物或巖層中，是研究和恢復(fù)古氣候、古環(huán)境的重要依據(jù)。