鹽風(fēng)化作用（salt weathering）是陸地上普遍存在的物理風(fēng)化作用，不僅導(dǎo)致巖石表面的破碎分解，也造成建筑石材的粉化脫落，而且在地貌形態(tài)塑造過(guò)程中扮演著重要的角色。

然而，鹽風(fēng)化作用卻一直被地學(xué)界忽視和誤解，以至于這種普遍存在的宏觀和微觀地貌景觀都被解釋為風(fēng)蝕或水蝕等其他作用的結(jié)果。

經(jīng)過(guò)近十年的野外觀察、文獻(xiàn)查閱和綜合探討，我們的最新研究論文終于在《地質(zhì)論評(píng)》雜志上發(fā)表了：

題目：中國(guó)不同氣候帶鹽風(fēng)化作用的地貌特征作者：呂洪波，蘇德辰，章雨旭，馮雪東，李春旺 

 

 

 

審稿人評(píng)述：這是應(yīng)該寫入教科書的研究成果！

現(xiàn)向朋友們介紹一些典型的鹽風(fēng)化地貌，并對(duì)鹽風(fēng)化作用進(jìn)行簡(jiǎn)單的解釋。雖然不能讓您成為地質(zhì)學(xué)家，但能幫助您在野外或者戶外旅游時(shí)自己識(shí)別鹽風(fēng)化地貌。

 

一

鹽風(fēng)化的定義

 

1、Salt weathering is granular disintegration or fragmentation of rock material effected by saline solution or by salt-crystal growth(Gary et al., 1972, p.626).

鹽風(fēng)化作用是指巖石物質(zhì)在鹽溶解或結(jié)晶作用的影響下顆粒狀分解或破碎的作用。

2、Salt weathering is a geomorphic process resulting in the physical disintegration of rocks or stones and in the fretting oftheir surfaces. It is mainly due to the growth and expansion of various saltcrystals. Buildings and building stones can be attacked in a similar way (Yaalon, 1982).

鹽風(fēng)化是一種導(dǎo)致巖石表面物理崩解和破損的地貌過(guò)程，其原因主要是各種鹽類晶體的生長(zhǎng)膨脹。建筑物石材也可以遭受類似的風(fēng)化作用。

3、Salt weathering is a mechanical weathering of rocks or stones in arid or coastal areas induced by salt crystallization in cracks or pore spacesin the rock or stone (Harvey, 2012).

鹽風(fēng)化是由于巖石孔隙或裂隙中的鹽類結(jié)晶而導(dǎo)致的機(jī)械風(fēng)化作用，多發(fā)生于干旱區(qū)或海岸帶。

4.鹽風(fēng)化的中文定義

鹽風(fēng)化作用（saltweathering）是指因巖石孔隙（或裂隙）中的鹽類結(jié)晶膨脹而導(dǎo)致的巖石露頭表面顆粒分解或脫落的物理風(fēng)化作用。

鹽風(fēng)化作用在地貌上表現(xiàn)為形成大小不等的風(fēng)化穴（tafoni），小的厘米級(jí)，大的可以達(dá)到幾米以上。鹽風(fēng)化現(xiàn)象可見(jiàn)于陸地上任何氣候帶，但在內(nèi)陸干旱區(qū)和海邊表現(xiàn)更為明顯。

鹽風(fēng)化也可稱為鹽晶生長(zhǎng)（salt-crystal growth）、鹽結(jié)晶作用（salt crystallization）、鹽屑作用（haloclasty）等，有時(shí)也叫蜂窩狀風(fēng)化（honeycomb weathering）（Mustoe, 1982），因?yàn)樵诤＿吅湍承┏睗竦貛Э梢孕纬擅芗�分布的小型風(fēng)化穴，看上去像蜂巢一樣緊密排列。

 

二

鹽風(fēng)化的研究歷史

 

1.早期的鹽風(fēng)化—建筑石材破壞（420BC—1960）

據(jù)研究早期的鹽風(fēng)化現(xiàn)象首先被人們注意是因?yàn)榻ㄖ�材料的破壞，但人們并不知道是鹽風(fēng)化作用。今天的例子很容易理解：

 

 

 

 

 

  

2.鹽風(fēng)化概念提出（1965—）

Wellman等正式提出鹽風(fēng)化（salt weathering）的概念，并明確指出鹽風(fēng)化在海岸帶和干旱地區(qū)最明顯（Wellman and Wilson, 1965）。從此以后逐漸有學(xué)者通過(guò)多種方法研究鹽風(fēng)化作用。

3.中國(guó)第一篇介紹鹽風(fēng)化現(xiàn)象的論文

徐叔鷹（1993）根據(jù)國(guó)外研究文獻(xiàn)初步歸納了鹽風(fēng)化的基本特征，并指出喀喇昆侖山谷冰川退縮后露出的漂礫上就發(fā)育了明顯的鹽風(fēng)化穴，他稱之為“蜂窩洞”。盡管他沒(méi)有提供鹽風(fēng)化的照片，也沒(méi)有完全清晰地闡述鹽風(fēng)化的機(jī)理，但他卻是中國(guó)第一個(gè)介紹鹽風(fēng)化作用的學(xué)者。雖然還有幾篇研究鹽風(fēng)化作用的論文，但都沒(méi)關(guān)注鹽風(fēng)化地貌及其機(jī)理。我們的論文是一篇全面介紹鹽風(fēng)化作用并清晰解讀鹽風(fēng)化地貌形成機(jī)理的研究論文，希望該文為國(guó)內(nèi)地學(xué)界填補(bǔ)鹽風(fēng)化作用研究的空白作點(diǎn)貢獻(xiàn)。

 

三

鹽風(fēng)化作用一直被誤解為風(fēng)蝕或水蝕等

 

盡管到上世紀(jì)九十年代學(xué)者們就已經(jīng)弄清了鹽風(fēng)化作用的基本特征，但幾十年來(lái)在國(guó)內(nèi)外地學(xué)界鹽風(fēng)化作用一直被誤解。其中鹽風(fēng)化作用形成的地貌景觀常被廣泛地誤讀為風(fēng)蝕作用的結(jié)果。

如：中國(guó)西北干旱區(qū)最常見(jiàn)的風(fēng)化穴（tafoni）本來(lái)是鹽風(fēng)化作用造成的，可在地質(zhì)學(xué)相關(guān)文獻(xiàn)中普遍被當(dāng)作風(fēng)蝕坑看待，即使在國(guó)內(nèi)廣泛使用的普通地質(zhì)學(xué)和地貌學(xué)經(jīng)典教材中仍被當(dāng)作風(fēng)蝕地貌介紹（如舒良樹，2010，233頁(yè)；曹伯勛，1995，114頁(yè)），在科普作品和大眾媒介中解釋錯(cuò)誤就更加普遍，如：在百度中搜尋“風(fēng)蝕壁龕（alcove）”、“石格子（stone lace）”、“蜂窩石”、“石窩”等詞匯，出現(xiàn)成百上千個(gè)網(wǎng)站鏈接，其網(wǎng)頁(yè)介紹幾乎千篇一律地強(qiáng)調(diào)“風(fēng)蝕作用”，而給出的圖片卻是鹽風(fēng)化作用形成的典型的蜂窩石或大型風(fēng)化穴。

舉例如下：

 

 

 

 

 

注：經(jīng)章雨旭老師提醒：上圖圖片來(lái)源進(jìn)一步說(shuō)明：黑龍江伊春紅星區(qū)人民政府

 

 

 

 

 

 

 

 

從上面的例子可以看出：鹽風(fēng)化被誤解可不僅僅是國(guó)內(nèi)地學(xué)界的事情，國(guó)外也很普遍啊！那么，如何識(shí)別風(fēng)蝕痕跡？下面給出幾個(gè)例子：

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

以下關(guān)于黃河“水蝕浮雕”鹽風(fēng)化作用成因及圖片引自蘇德辰科學(xué)網(wǎng)博客↓↓↓

浮雕的形成時(shí)間：黃河兩岸的巖石是三疊紀(jì)時(shí)形成的砂巖，三疊紀(jì)的時(shí)間距今約2.5億至2億年。不錯(cuò)，這些巖石是在2億多年前形成的，但是，千萬(wàn)不能說(shuō)黃河浮雕的形成時(shí)間是在2億年前的三疊紀(jì)。黃河形成的時(shí)間遠(yuǎn)在三疊紀(jì)之后，根據(jù)現(xiàn)在的地理學(xué)研究成果，黃河大概形成于距今100萬(wàn)年左右，并且，這些浮雕是在黃河大峽谷形成之后才逐漸形成的。事實(shí)上，這些浮雕的形成歷史很短并且一直持續(xù)到現(xiàn)在，也就是說(shuō)，它們還在形成中（見(jiàn)照片）。 

浮雕的形成原因：介紹這些浮雕的文章或短文、游記很多，但并沒(méi)有人明確研究過(guò)這些浮雕的真正成因，因此籠統(tǒng)地稱為“水溶蝕、河流沖蝕、風(fēng)蝕和日照”。而我們認(rèn)為，其真正的成因正是“中國(guó)不同氣候帶鹽風(fēng)化作用的地貌特征”一文中所指出的鹽風(fēng)化。黃河岸邊因季節(jié)性降水會(huì)產(chǎn)生自崖頂向下的短時(shí)間流水，這些流水對(duì)鹽風(fēng)化穴有一定的改造、破壞或疊加作用，但風(fēng)化洞穴的主因是鹽風(fēng)化。請(qǐng)仔細(xì)觀察本文中的照片，特別要注意觀察洞內(nèi)的白色鹽霜。

（以下圖片來(lái)自于蘇德辰科學(xué)網(wǎng)博客）

 

 

遠(yuǎn)觀浮雕

 

 

遠(yuǎn)觀浮雕

 

 

遠(yuǎn)觀浮雕，注意有一點(diǎn)點(diǎn)縱向的流水痕跡

 

 

遠(yuǎn)觀浮雕，注意有一點(diǎn)點(diǎn)縱向的流水痕跡

 

 

注意觀察風(fēng)化穴中的白色鹽霜

 

 

注意觀察風(fēng)化穴中的白色鹽霜

 

 

注意觀察巖石表面和風(fēng)化穴中的白色鹽霜

 

 

 注意觀察風(fēng)化穴中的白色鹽霜

 

 

近距離觀察風(fēng)化穴中的白色鹽霜，

可見(jiàn)其中的“穴中穴”現(xiàn)象，

這是正在形成的鹽風(fēng)化穴。

 

 

遠(yuǎn)離黃河岸的巖石上，一樣有類似的風(fēng)化穴

 

 

四

鹽風(fēng)化作用及其地貌特征歸納

 

1、 鹽風(fēng)化----鹽類----巖石孔隙或裂隙----結(jié)晶 ；→巖石表面破碎脫落的物理風(fēng)化，形成鹽風(fēng)化穴（tafoni）、蜂窩石構(gòu)造（honeycomb structure）！

2、受影響的巖性：砂礫巖類、花崗巖類（含片麻巖、混合巖）。

3、差異風(fēng)化的重要表現(xiàn)形式之一。

4、鹽類破壞力：硫酸鈉> 碳酸鈉、硫酸鎂和氯化鈉等。

5、鹽分來(lái)源：外來(lái)：鹽類被風(fēng)或霧從海水、鹽湖甚或含鹽表土中帶到空氣中最后降落在巖石表面，被雨露等溶解帶進(jìn)巖石孔隙或微裂隙中，最終在蒸發(fā)強(qiáng)烈的巖石表面附近因過(guò)飽和而結(jié)晶，晶體生長(zhǎng)撐破孔隙周圍的表面顆粒而形成形態(tài)各異的風(fēng)化穴。

6、鹽風(fēng)化作用的氣候條件：周期性干濕交替。

鹽風(fēng)化現(xiàn)象普遍存在：不僅可以存在于海岸帶和干旱的內(nèi)陸區(qū)，也可以發(fā)生在相對(duì)潮濕的亞熱帶和干冷的兩極或高山區(qū)，只是表現(xiàn)形式有所差別。

7、水→鹽風(fēng)化的重要介質(zhì)。海水（海浪）、降水和霧氣→鹽分，水分→孔隙或裂隙→蒸發(fā)→鹽類結(jié)晶→鹽風(fēng)化作用；過(guò)量水分流動(dòng)帶走鹽分→減緩鹽風(fēng)化。水→不均一流動(dòng)→鹽風(fēng)化（差異風(fēng)化），但風(fēng)化穴與水流侵蝕無(wú)關(guān)！

   

8、風(fēng)除了攜帶鹽類粉塵外，更主要的作用是加速了巖石表面水分蒸發(fā)，促進(jìn)鹽類結(jié)晶。雖然局部也可以吹走鹽風(fēng)化脫落的粉末，但鹽風(fēng)化穴的形成卻與風(fēng)蝕作用沒(méi)有任何關(guān)系。

 

五

鹽風(fēng)化作用及其風(fēng)化穴的形成機(jī)理

 

為何砂巖容易遭受鹽風(fēng)化作用？因?yàn)槠錆B透性！看看砂巖的結(jié)構(gòu)示意圖就容易明白。我們用西北干旱區(qū)的鹽風(fēng)化地貌實(shí)例進(jìn)行簡(jiǎn)單的解釋：

 

 

 

通過(guò)降水方式，含鹽溶液從巖石表面通過(guò)碎屑巖顆粒之間的孔隙向砂巖內(nèi)部滲透，當(dāng)內(nèi)部充滿水分后只能從巖塊四周的下方滲出。

在中國(guó)北方西北風(fēng)為主，降水雨滴多從西北向東南方向下降，所以主要沖刷巖塊露頭的北西側(cè)，而雨滴不直接滴落在南東側(cè)。滲出的含鹽溶液在露頭的迎風(fēng)側(cè)（主要是北西側(cè)）隨著雨水的沖刷而流失，而在背風(fēng)側(cè)（主要是南東側(cè)）下部因干燥而水分蒸發(fā)，鹽類（如：硫酸鈉、氯化鈉等）在靠近露頭側(cè)面近底部表面的顆粒之間結(jié)晶。鹽類晶體結(jié)晶產(chǎn)生的張力將靠近表面的碎屑顆粒撐開(kāi)而脫落，其中部分鹽晶也隨著脫落的碎屑顆粒和黏土掉落在巖塊下方邊緣。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)蒸發(fā)或者頻繁干濕交替的短暫蒸發(fā)作用，巖石碎屑脫落的地方就逐漸形成凹槽，這便是鹽風(fēng)化穴。

     

當(dāng)然，在海岸帶砂巖表面的鹽風(fēng)化作用之主要鹽分是由海霧和風(fēng)浪從海水中帶來(lái)的，其風(fēng)化穴的形成機(jī)理略有不同，但不均勻蒸發(fā)造成了不同形狀的風(fēng)化穴的形成�？傊�，蒸發(fā)量相對(duì)大的地方形成鹽風(fēng)化穴的中心凹進(jìn)區(qū)，而蒸發(fā)相對(duì)弱的地方風(fēng)化強(qiáng)度也弱，最終就顯得突出于表面，位于風(fēng)化穴的周圍。

     

通俗地講，鹽風(fēng)化作用就是因鹽結(jié)晶而導(dǎo)致巖塊表面的差異風(fēng)化現(xiàn)象，這種差異造就了砂巖露頭表面（主要是側(cè)面）各種形態(tài)的風(fēng)化穴。

為何花崗巖類也容易遭受鹽風(fēng)化作用？我們用青島海岸帶花崗巖實(shí)例解釋：

 

花崗巖類巖石包括：花崗巖、片麻巖和混合巖等粗結(jié)晶的巖石類型。

    

因?yàn)檫@些巖石都是以顆粒狀礦物晶體緊密結(jié)合在一起，露頭上又被幾個(gè)方向的斷裂（節(jié)理）切割成大小不等的塊體，而這些巖塊可能出露地表甚至形成孤立的石蛋而進(jìn)一步遭受鹽風(fēng)化的破壞。從微觀上看，塊體內(nèi)部因地應(yīng)力作用而形成微細(xì)裂隙，但這些裂隙連通性差，不足以成為滲水通道。然而，在巖石露頭表面卻不一樣了！

    

巖石露頭表層：不僅發(fā)育構(gòu)造微裂隙，還發(fā)育規(guī)模不等的風(fēng)化微裂隙：因?yàn)閹r石近表面的部分遭受頻繁的日溫差和季溫差變化，而長(zhǎng)石、石英等不同礦物顆粒熱脹系數(shù)不同，溫度變化導(dǎo)致的礦物顆粒反復(fù)膨脹與收縮就會(huì)形成規(guī)模不等的微裂隙，特別是發(fā)育與巖石表面起伏一致的微型剝離面理（micro-exfoliation），這些微裂隙可以切穿石英和長(zhǎng)石顆粒，一般深入巖塊內(nèi)部幾厘米，為含鹽溶液的滲透提供了通道，也為鹽類的結(jié)晶提供了場(chǎng)所�，F(xiàn)以青島嶗山海邊白堊紀(jì)花崗巖漂礫為例介紹花崗巖鹽風(fēng)化穴的形成過(guò)程。

 

六

中國(guó)不同氣候帶的鹽風(fēng)化地貌舉例

下面就將中國(guó)不同氣候帶的鹽風(fēng)化地貌實(shí)例介紹給大家。

地學(xué)界“多成因說(shuō)”非常普遍，多數(shù)都是研究程度不夠造成的，這里調(diào)侃一下我們自己，請(qǐng)勿對(duì)號(hào)入座。

《地質(zhì)論評(píng)》審稿意見(jiàn)節(jié)選：

該文系統(tǒng)梳理了鹽風(fēng)化概念的提出和研究歷史，系統(tǒng)考察了國(guó)內(nèi)多種氣候條件、多種巖性露頭的風(fēng)化作用，從機(jī)理上解釋了鹽風(fēng)化的微觀機(jī)制，分析了不同地理氣候條件下鹽風(fēng)化現(xiàn)象的成因差異性和現(xiàn)象多樣性。

本文的重要意義在于糾正對(duì)鹽風(fēng)化現(xiàn)象的誤讀和忽視，并在深入調(diào)研前人研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上，從發(fā)育機(jī)理、影響因素和演化特征等多個(gè)方面進(jìn)行了系統(tǒng)研究，完善了鹽風(fēng)化成因理論。這一研究將對(duì)地表過(guò)程研究有著深遠(yuǎn)影響，會(huì)直接提升地學(xué)科學(xué)普及的科學(xué)性，對(duì)廣泛存在的“蜂窩狀巖石風(fēng)化現(xiàn)象”提供可靠的認(rèn)識(shí)，是可以進(jìn)入教科書的研究成果。

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