风化作用 (weathering)指出露于地表或近地表的矿物和岩石,在太阳能、大气、水及有机物的作用下,在常温常压下发生的机械破碎和化学分解作用,包括物理风化、化学风化和生物风化三种主要作用过程。风化作用可以形成一些稳定于地表条件下的表生矿物。
矿物抵抗风化作用的能力各不相同。一般说来,在地表风化作用下,化学性质不稳定的矿物容易发生分解,成分中的可溶性组分(如硅酸盐中的碱金属和碱土金属成为可溶于水的碳酸盐;硫化物转变为可溶于水的硫酸盐)将溶于水中形成真溶液,被地表水带走;一些难溶组分(如硅、铝、铁、锰等形成难溶于水的氧化物或氢氧化物)则呈微粒悬浮于水中形成胶体溶液,它们除了被表生水带走外,其余部分在适当条件下可以形成表生矿物。
例如硫化物矿床中黄铜矿CuFeS 2 在风化作用过程中的变化。它首先分解转变为CuSO 4 和FeSO 4 溶液,当CuSO 4 与富含碳酸的水溶液起反应,或与碳酸盐岩石(如灰岩)发生交代作用,则形成表生矿物孔雀石Cu 2 [CO 3 ](OH) 2 ;而FeSO 4 极易氧化为Fe 2 (SO 4 ) 3 ,后者又易水解为氢氧化铁Fe(OH) 3 ,氢氧化铁成胶体凝聚于地表,即形成了表生褐铁矿Fe 2 O 3 · n H 2 O。
再如花岗岩中的钾长石KAlSi 3 O 8 在H 2 O和CO 2 作用下,成分中的钾逐渐淋失,先变成水云母,最后变为地表条件下稳定的高岭石Al 4 [Si 4 O 10 ](OH) 8 。
那些在地表条件下物理和化学性质稳定的矿物,如石英等,在风化过程中主要因机械破碎作用而变成碎屑,或残留于原地或被搬运至异地。
风化作用形成的矿物集合体,常具有多孔状、皮壳状、钟乳状、土状等形态。