在地表或近地表改变岩石物理和化学状态而不一定侵蚀或搬运其产物的一些过程,综合起来叫做岩石风化作用(Rock weathering)。风化作用是由外力主要是由太阳能所引起的。它不能形成特殊的地形,只能对形成地形的岩石改造和破坏,因而对地形和第四纪沉积物的形成会产生一定的影响。
风化作用的深度,局限于外力过程所能够达到的深度。该深度与风化作用的强度是正比,大部分地区在10m以下,已知最大风化作用深度发生于热带,其下限是地下水最深的循环深度,大致为1km。
风化作用的主要特点是岩石在原地破坏或蜕变,而未被搬运。当然,这只是相对意义的未被搬运。事实上,在风化作用进行的过程中,矿物的溶解、溶液的循环和微粒的迁移,也是一种微观的搬运。
风化作用破坏岩石的构造,改变岩石的矿物成分,在原地形成残积物。风化作用虽然不能形成特殊的地形,但由于它促进了剥蚀作用和堆积作用,对剥蚀地形和堆积地形的形成和发展,却起着广泛的潜在的作用。
风化作用基本分为机械风化(物理风化)和化学风化两类。生物风化作用是物理和化学风化作用的综合。机械风化又叫做崩解(disintegration),意指岩石碎块分离或分散开来而没有蜕变。化学风化作用,又叫做分解作用(dicomposition),主要指组成岩石的矿物颗粒的化学成分的改变。风化作用研究得越深入,介于机械风化和化学风化作用之间的差别就越不清晰。在地貌第四纪地质学中常常首先研究机械风化作用,因为在岩石与空气、水和生物发生化学作用之前,一般都需要机械破坏。
机械破碎作用受岩石构造裂隙和矿物颗粒之间或矿物颗粒中裂隙的控制。引起岩石进一步机械破坏和崩解的主要过程有:(1)压力解除后的差异膨胀;(2)热力膨胀和收缩;(3)裂隙和空隙中外来晶体的生长;(4)生长的和运动的生物所产生的机械压力。每种作用都以不同方式影响着不同岩石类型的机械风化作用。
化学风化作用是在一定近地表条件下,岩石中的矿物产生溶解和结晶、淋滤和沉淀、氧化和还原、水解和脱水等过程的综合。形成于高热和高压下的矿物,在地表易于受外来热化学反应以产生体积较大和密度较小的化合物。风化作用中最常见的是氧化作用,氧化作用是在矿物与水和空气中氧的相互作用,这种作用一般使其体积增大,其中含铁矿物与溶于水的氧反应尤为常见。其它风化作用有碳酸盐化作用,这是矿物与溶于水中的CO反应;水解作用是矿物与水的分解和反应;水化作用是矿物分子结构中增加水;盐基交换作用是在一种溶液和一种固体矿物之间的一个电子和离子的交换;螯化作用是一种矿物的离子进入有机化合物的一种生物矿化作用过程等。
地壳最上部发生风化作用的地带,叫做风化带。在风化带内,风化作用使岩石崩解、蜕变、形成了一种新的未经移动的松散堆积物,叫做残积物。
残积物有两种含义。一种是广义的,是指风化作用形成的各种类型的风化产物;另一种是狭义的,是指风化产物经水和其它动力将细粒的和可溶的物质带走而残留下来的较粗粒的和稳定的物质。这实际上是一种残留物。
由残积物所组成的覆盖于地壳表面的外壳,叫做风化壳。