微專題|鹽風化

01

鹽風化定義

鹽風化是巖石表面的鹽分隨著降水滲入巖石孔隙(或裂隙)中，向巖石背風面運動，在干燥的背風面結晶、膨脹，導致巖石背風面崩裂，在巖石表面形成坑坑洼洼的風化穴，這種風化作用多見于沿海和內陸干旱地區的近地面巖石中。

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

然而，鹽風化作用卻一直被地學界忽視和誤解，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蝕或水蝕等其他作用的結果。

02

砂巖容易遭受鹽風化作用

砂巖容易遭受鹽風化作用，因為其滲透性，看看砂巖的結構示意圖就容易明白。我們用西北干旱區的鹽風化地貌實例進行簡單的解釋：

03

鹽風化地質作用的形成過程
——以西北地區為例

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

在中國北方西北風為主，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，而雨滴不直接滴落在南東側。滲出的含鹽溶液在露頭的迎風側（主要是北西側）隨著雨水的沖刷而流失，而在背風側（主要是南東側）下部因干燥而水分蒸發，鹽類（如：硫酸鈉、氯化鈉等）在靠近露頭側面近底部表面的顆粒之間結晶。

鹽類晶體結晶產生的張力將靠近表面的碎屑顆粒撐開而脫落，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。經過長時間的連續蒸發或者頻繁干濕交替的短暫蒸發作用，巖石碎屑脫落的地方就逐漸形成凹槽，這便是鹽風化穴。

當然，在海岸帶砂巖表面的鹽風化作用之主要鹽分是由海霧和風浪從海水中帶來的，其風化穴的形成機理略有不同，但不均勻蒸發造成了不同形狀的風化穴的形成?？傊舭l量相對大的地方形成鹽風化穴的中心凹進區，而蒸發相對弱的地方風化強度也弱，最終就顯得突出于表面，位于風化穴的周圍。

通俗地講，鹽風化作用就是因鹽結晶而導致巖塊表面的差異風化現象，這種差異造就了砂巖露頭表面（主要是側面）各種形態的風化穴。

04

花崗巖容易遭受鹽風化作用

為何花崗巖類也容易遭受鹽風化作用？我們用青島海岸帶花崗巖實例解釋：

花崗巖類巖石包括：花崗巖、片麻巖和混合巖等粗結晶的巖石類型。

因為這些巖石都是以顆粒狀礦物晶體緊密結合在一起，露頭上又被幾個方向的斷裂（節理）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一步遭受鹽風化的破壞。從微觀上看，塊體內部因地應力作用而形成微細裂隙，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：不僅發育構造微裂隙，還發育規模不等的風化微裂隙：因為巖石近表面的部分遭受頻繁的日溫差和季溫差變化，而長石、石英等不同礦物顆粒熱脹系數不同，溫度變化導致的礦物顆粒反復膨脹與收縮就會形成規模不等的微裂隙，特別是發育與巖石表面起伏一致的微型剝離面理，這些微裂隙可以切穿石英和長石顆粒，一般深入巖塊內部幾厘米，為含鹽溶液的滲透提供了通道，也為鹽類的結晶提供了場所。

05

研究歷史

（1）早期的鹽風化—建筑石材破壞（420BC—1960）

據研究早期的鹽風化現象首先被人們注意是因為建筑材料的破壞，但人們并不知道是鹽風化作用。今天的例子很容易理解：

（2）鹽風化概念提出（1965—）

Wellman等正式提出鹽風化的概念，并明確指出鹽風化在海岸帶和干旱地區最明顯（1965）。從此以后逐漸有學者通過多種方法研究鹽風化作用。

（3）中國第一篇介紹鹽風化現象的論文

徐叔鷹（1993）根據國外研究文獻初步歸納了鹽風化的基本特征，并指出卡拉昆侖山谷冰川退縮后露出的漂礫上就發育了明顯的鹽風化穴，他稱之為“蜂窩洞”。盡管他沒有提供鹽風化的照片，也沒有完全清晰地闡述鹽風化的機理，但他卻是中國第一個介紹鹽風化作用的學者。雖然還有幾篇研究鹽風化作用的論文，但都沒關注鹽風化地貌及其機理。我們的論文是一篇全面介紹鹽風化作用并清晰解讀鹽風化地貌形成機理的研究論文，希望該文為國內地學界填補鹽風化作用研究的空白作點貢獻。

鹽風化作用形成的地貌景觀常被廣泛地誤讀為風蝕作用的結果。如：中國西北干旱區最常見的風化穴（tafoni）本來是鹽風化作用造成的，可在地質學相關文獻中普遍被當作風蝕坑看待，即使在國內廣泛使用的普通地質學和地貌學經典教材中仍被當作風蝕地貌介紹（如舒良樹，2010，233頁；曹伯勛，1995，114頁），在科普作品和大眾媒介中解釋錯誤就更加普遍，如：在百度中搜尋“風蝕壁龕（alcove）”、“石格子（stone lace）”、“蜂窩石”、“石窩”等詞匯，出現成百上千個網站鏈接，其網頁介紹幾乎千篇一律地強調“風蝕作用”，而給出的圖片卻是鹽風化作用形成的典型的蜂窩石或大型風化穴。舉例如下：

（上圖圖片來源進一步說明：黑龍江伊春紅星區人民政府）

從上面的例子可以看出：鹽風化被誤解可不僅僅是國內地學界的事情，國外也很普遍，那么，如何識別風蝕痕跡？下面給出幾個例子：

06

發生實例

編輯

中國不同氣候帶的鹽風化地貌舉例 [1]

地學界“多成因說”非常普遍，多數都是研究程度不夠造成的。

07

試題鏈接

(2020年廣東省二模)閱讀圖文材料，完成下列要求。（17分）

鹽風化是巖石表面的鹽分隨著降水滲入巖石孔隙(或裂隙)中，向巖石背風面運動，在干燥的背風面結晶、膨脹，導致巖石背風面崩裂，在巖石表面形成坑坑洼洼的風化穴，這種風化作用多見于沿海和內陸干旱地區的近地面巖石中。圖7示意鹽風化原理和崖壁鹽風化穴景觀。

（1）簡述我國西北干旱地區鹽風化穴形成的基本條件。（3分）

（2）我國西北干旱地區鹽風化現象主要發生在巖石東南側，分析其原因。（4分）

（3）請觀察崖壁鹽風化穴景觀圖，指出其中可支持判斷沉積巖的依據。（4分）

（4）若地殼運動導致陡崖上升，推測陡崖上鹽風化穴的變化特點。（6分）

【答案】

（1）具有可滲水孔隙（裂隙）的巖石結構;滲入水分含鹽量較高;干濕交替的小氣候環境。

（2）西北地區盛行西風迎風坡一側（西北側）雨水較豐富，而東南側一般保持干燥;南側比北側光照強，蒸發量大，鹽分易結晶，破壞巖石表面。

（3）鹽風化穴沿巖石表面延伸成層，說明鹽風化穴沿著特定的層位發育（2分）；層間差異明顯,說明同層巖性相似，不同巖層巖性不同。有明顯的層理構造特點（2分）。

（4）陡崖上升，鹽風化穴分布高度增大（2分）;巖層表面形成新的鹽風化穴，鹽風化穴分布面積增大（2分）;經過長期的風化作用，早期形成的鹽風化穴崩塌消失（2分）。