[科普中国]-风化层

风化层在地震勘探中是指地面以下的疏松层，即地震波的低速带。但在地质学中则是指岩石长期在地表环境下，在原地发生物理化学变化后的岩石表层。

地质风化层对水利工程建设有重要的影响，工程选址、规划、设计和施工时，必须事先调查清楚风化层的厚度和特性。同时，岩石中的易溶部分会转移到风化层的下部，聚积成各种有经济价值的矿床。1

概念对于地质学家和地球物理学家来讲，风化层的概念稍有不同。应区分为地震风化层和地质风化层。

风化层在地震勘探中是指地面以下的疏松层，即地震波的低速带。地震勘探中的风化层通常和地质学中的风化层的含义不同，因此用低速带一词较为确切。2

而地质学中的风化层是指岩石长期在地表环境下，在原地发生物理化学变化后的岩石表层。岩石在原地风化的过程叫做岩石风化。按风化作用的动力因素可分为物理风化，化学风化和生物风化。岩体按风化程度可分为全风化、强风化、弱风化和微风化。岩石风化作用的结果，导致岩体遭到破坏，形成强弱不同的风化带，在地表则形成松散的残积层。可见，风化层即是风化岩石与残积层构成的地表。3

特点①地质学中的风化层特点是：风化层一般均较薄、颗粒较粗、黏粒很少。在平原或低缓的丘陵地区，地表水和地下水流动都比较慢，风化物易被保存下来，但随着风化程度自上而下逐渐变轻，风化物质也会逐渐变粗。由于影响风化的因素和条件不同，岩石抵抗风化的能力有差别，风化层的风化程度和厚度也不一样。通常情况下，在平缓低凹的地区风化壳一般很厚。地形的起伏和切割程度直接影响地下水的流动、埋藏深度和流动状态，一般沟谷切割剧烈的地方有利于风化作用进行，但在不同地貌部位上风化物的类型和分布厚度差异很大。4

一般地表面上是土壤层，是一层具有有机质成分的松散岩石层；往下是全部脱离“母体”岩石的全风化层，再往下是半风化层和微风化层，最后逐渐过渡到基岩。风化层的厚度有的只有几厘米，有的则可达几十米到百米以上。1

②地震风化层的特点是：地震风化层是由几厘米到50m或更厚的低速物质组成的。低速层的岩性、厚度、速度、密度不但在纵向上而且在横向上变化剧烈，低速层有极高的能量吸收作用，也常常起能量的散射作用。在地震图上，通常用符号“WX”表示风化层。5

地质风化层分带从工程地质的角度，一般把风化层自上而下分为五个带，分别是全风化带、强风化带、弱风化带、微风化带，具体特点如下：

①全风化带：岩矿全部变色，黑云母不仅变色，并变为蛭石；在这个带的岩石结构全被破坏，矿物晶体间失去胶结联系，大部分矿物变异，如长石变为高岭土，叶蜡石和绢云母，角闪石，绿泥石化，石英散成砂粒等；岩石强度很低。

②强风化带：岩石及大部分矿物变色，如黑云母成棕红色；此带的岩石结构大部分被破坏，矿物变质形成次生矿物，如斜长石风化成高岭土等；单块岩石的岩石强度为新鲜岩石的1/3或更小。

③弱风化带：部分易风化矿物如长石、黄铁矿、橄榄石变色，黑云母成黄褐色，无弹性；岩石结构部分被破坏，沿裂隙面部分矿物变质，可能形成风化夹层；单块岩石的岩石强度为为新鲜岩石的1/3～2/3。

④微风化带：岩矿颜色稍比新鲜岩石暗淡，只沿裂隙面附近部分矿物变色；岩石结构未变，沿裂隙面稍有风化现象或有水锈；此带的岩石强度比新鲜岩石略低，不易区别。6

应用①兴建水利水电工程时，对岩石的风化层要进行深入的观察与细致的研究。因为它与基础开挖深度、基础处理等关系密切，直接影响到工程的经济性和安全性。3

②在地震勘探工作中，风化层是一个十分关键的带，在其中放炮，记录趋向低频，因为较松散的土壤不能很好地传播较高的频率。在这种地震记录上，长而宽（低频）的波形不象高频那样能包含精确些的信息。据此，最好在凤化层下面放炮。这样高频地震信号能得到较好的传播，从炮点到地面的井口时间包括了在凤化层中的传播时间，于是，可对反射波做低速带校正。7

区分地震和地质风化层近地表低速层通常是指由空气而不是水充填岩石和非固化土层的孔隙的区段。通常，地震风化层与地质风化层（岩石分解的结果）是不同的。术语LVL（低速层）通常用于地震风化层。风化层的底界面通常是潜水面。有时候风化层速度是渐变的，有时候是明显分层的。典型的风化层速度是500～800m/s（虽然近地面几厘米的风化层速度可能只有150m/s），相比之下风化层底界面以下的速度为1500m/s或更高。风化层厚度由微地震测井和折射波初至时间进行计算。

为了将地震风化层与地质风化层概念区分开，推荐的名称有表层校正带和浅部充气层。不过当前是按谢里夫的概念，一般称为风化层或低速层。当存在两层近地表低速层时，有时称为双层风化层。有时为求静校正量起见．风化层包括几层，风化层的底面出现于明显变化到高速层的地方或速度再不随深度剧烈变化的地方。这种底界面通常是与潜水面或地质风化层的底界面相吻合的。

在大部分情况下，地震风化层比地质风化层厚，通常地质风化定义为岩石的原地剥蚀与分解。在作用上，风化过程实际上是为后来的侵蚀和搬运准备岩石的过程，侵蚀和搬运是由风和水进行的，后者表现为河流与冰川形式。该过程通常发生在地表面，并向下进行。引起岩石风化的过程可以是物理的，也可以是化学的。它们也能按照水、气和有机物分类。5

本词条内容贡献者为:

屈明 - 副研究员 - 西南大学