化學剝蝕速率與地帶性因子如氣候、植被等有著密切的關係。化學剝蝕模數空間變化曲線的內在機理可以用不同自然帶中各項自然地理因子的特定組合與作用方式來解釋。化學剝蝕強度取決於某一地區的化學剝蝕力與表層物質的可溶蝕性的對比關係。前者受到氣候因子的支配，具有強烈的地帶性；後者則取決於岩石自身的性質，特別是可溶性岩石的分布，因而具有非地帶性。與化學剝蝕力有關的某些因子如地形等，也是非地帶性的。隨著經濟建設的發展，人類活動對地表化學剝蝕過程的干預大大加劇，這也是一種非地帶性因子。
基本介紹
- 中文名：化學剝蝕
- 所屬學科：地理學
- 套用學科：地質學
- 套用領域：地形地貌
簡介,物化過程,重要意義,
簡介
化學剝蝕過程具有明顯的地帶性。化學剝蝕模數在在中國華南、華中熱帶、亞熱帶濕潤地區最高,暖溫帶半濕潤區次之,華北暖溫帶半乾旱區最小,東北寒溫帶半濕潤區又有所回升。氣溫、降水、流域乾濕程度、植被狀況是決定化學剝蝕強度的主要因子。
物化過程
化學剝蝕是一個物理化學過程，取決於地球表層物質的化學風化以及風化產物的溶解、擴散和隨水流的運動。Curtis曾把影響化學風化的環境因子分為熱力學因子與動力學因子兩大類。前者主要取決於氣溫，後者則主要取決於降水。由這兩項因子派生出來的流域濕潤程度和植被條件，也在化學風化和化學剝蝕過程中起著重要的作用。
1、降雨
化學風化的各個方面，如溶解、水解、水化、碳酸化、氧化作用都必須有水的參加才能進行。年降水量決定著某一地區的水循環強度，因而與化學風化及河流溶解質的輸移密切相關。年降水量較大的地區，地表徑流和地下徑流都比較豐沛，故化學剝蝕強度也較大。將中國東部季風影響區內70餘個代表性流域的化學剝蝕模數（即每年從每平方公里流域面積上經河流而輸送下移的化學鹽類的數量）與各流域的年均降水量建立相關，可得到下列經驗關係：
D[,C]=0.0003466P[1.730] 式中，D[，c]為化學剝蝕模數，P為年均降水量。可以看到，隨著年均降水量的增加，單位流域面積上溶解性物質的遷移量明顯增加。相關圖中的點據有較大程度的分散，說明了其他因子如岩性等也起著重要的作用。在降水量相近的情況下，化學剝蝕模數可以相差2倍或2倍以上，這主要是由於流域中岩石的可溶性相差較大的緣故。
2、氣溫
氣溫影響元素和化合物的可溶性，影響化學反應的速度和方向，與降雨一起決定著化學風化的強度，同時還通過影響植被類型來間接地影響化學風化的過程。隨著年均溫的增高，地表溶解性物質的遷移強度明顯增加。
應該指出，中國氣候有雨熱同季的特徵，即夏季高溫時也正是降雨量的高峰時期。這一因素對於化學風化和化學剝蝕是十分有利的。另一方面，在空間分布上也具有雨熱同步的特徵，即南方氣溫較高，雨量豐沛；北方氣溫較低，雨量亦少。因此，在化學剝蝕模數隨年均溫而增加的關係中，也間接地包含了降雨量的增加所導致的結果。除了年均溫低於5℃的幾個流域之外，點據的分布相當集中。對於年均溫在5℃以上的流域，D[，c]與年均溫t的關係可以近似用下式來表達：
D[C]=0.02379t[2.871]（2）
3、徑流
已有研究表明，徑流豐度是決定河流化學特徵的重要因素之一。在徑流強度較大的地區，反應生成物或已溶解的物質將迅速地隨水流而他移，使反應得以不斷進行；另一方面，徑流又是溶解性物質的搬運載體，徑流越豐沛，則對溶解性物質的搬運能力越強，因而化學剝蝕強度越大。事實上，化學剝蝕模數D[,C]=C[,d]*Y[,w]式中，C[，d]為河水礦化度，Y[，w]為單位流域面積上每年的產流量，即徑流模數。值得注意的是，我們將所研究流域的D[，c]與Y[，w]建立聯繫，可以得到下式：
D[,C]=7.336Y[0.764][,w]
式中的指數並不等於1。這是由於，C[，d]本身並不是常數，而是隨Y[，w]而變化。令上列二式右端相等，解之可得：
C[,d]=7.336Y[-0.236][,w]
即河水礦化度與單位面積產流量成負相關，這與前人研究中得出的徑流越豐沛，則河水礦化度越低的結論是一致的。
4、流域乾濕程度
氣溫和降水在不同的地區往往形成不同的組合關係，決定著流域的乾濕程度。流域乾濕程度一方面決定著流水及地下水的作用強度，另一方面也決定著植被類型和覆蓋度，因而影響著化學剝蝕過程。
為大家所採用的表征氣候乾燥程度的指標已經不少，由於科學家更為關注以流域為基本功能單元的地表物質遷移過程，故這裡提出流域乾燥指標I[，d]的概念，它定義為某流域多年平均實際蒸發量E[，a]與多年平均降水量P之比。由水量平衡方程可知：
P=E[,a]+H[,r]±△S
式中H[，r]為徑流深，△S為流域地表水和地下水的蓄變數。若考慮閉合流域的多年平均狀況，則蓄變數△S可視為零。故
I[,d]=E[,a]/P=(P-H[,r])/P
依據水文資料可以由多年平均降水量和徑流量計算出某流域的乾燥指標I[，d]值。
將中國不同自然帶的70餘條河流的化學剝蝕模數D[，c]與流域乾燥指標I[，d]的關係點繪成相關圖，二者呈明顯的負相關。仔細觀察後可以發現，所有點據可以用斜率不同的兩條直線來表示，即：
當 D[,c]<0.5時,D[,c]=287.5-425.0I[,d]
當 D[,c]>0.5時,D[,c]=160.7-171.4I[,d]
也就是說，當D[，c]0．5時，隨著乾燥程度的增加，化學剝蝕模數減小的速率要慢得多。
5、植被因子
植物在化學風化中起著決定性的作用，並通過化學風化為化學剝蝕和搬運提供了物質來源。由於腐殖酸和有機質的持水能力以及樹木的陰蔽作用，增加了土壤濕度，而水是化學風化中不可缺少的因子。由於根系的呼吸作用，土壤空氣中二氧化碳含量增加，從而增加了碳酸含量，降低了PH值，這又會加強某些化學反應。植物根系還會分泌和產生其他酸類物質，可以溶解某些礦物，對岩石起著強烈的破壞作用。在有植被作用的土壤中，微生物活動十分活躍，可以吸收空氣中的二氧化碳並將其轉化為碳酸，或吸收硫化物中的硫將其轉化為硫酸，從而使岩石進一步遭到破壞。此外，植被保護地表免受侵蝕，因而控制著風化物的產生過程與他移過程之間的平衡，從而為加強化學風化提供必要的條件。
從地生態系統的觀點看，植物中的營養元素循環也是溶解性物質遷移的一個組成部分。植物從土壤中吸收由化學風化釋放的營養元素，積累於體內，當植物殘體分解時，這些元素又回歸於土壤。其中一部分可被植物再度吸收，另一部分則被水淋失，或者通過地表徑流直接進入河流，或者通過地下水最終被補給到河流中去，參加流水中的溶解性物質循環。顯然這一過程在植物繁茂的濕潤熱帶和亞熱帶環境下的化學剝蝕中起著十分重要的作用。
對於中國植被分布與化學剝蝕的關係，在後文中還將作進一步的討論。
喀斯特溶蝕率與氣溫及降雨的關係
隨著年均降雨量P或年均溫t的增加，喀斯特溶蝕率K[，r]也增加，根據文獻數據建立兩者的相關關係，其關係可以用下列二式來表達：
K[,r]=0.001870P[1.442]
K[,r]=0.0057207t[3.322]
上述二式與式（1）和式（2）在變化趨勢上是完全一致的。式中K[，r]的單位為mm/a，即平均每年因喀斯特作用而蝕去的石灰岩的厚度。
重要意義
溶解性物質輸移是地表物質遷移的重要形式，由此導致的化學剝蝕過程是地表剝蝕的重要組成部分。但除了石灰岩地區以外，化學剝蝕對地表形態的塑造不起顯著的直接作用，因此常為地貌學家所忽視。但是，從地球表層學的角度看，或者從地生態學的觀點看，溶解性物質的遷移均具有重要的意義。這是因為，在地球表層物質循環系統中，溶解性物質遷移屬於流水物質循環系統與生物物質循環系統的耦合部分。經風化而釋放的岩石中的溶解性物質，為植物提供了礦質養分；而植物殘體的礦質化，又使部分營養元素回歸於包括地表水、地下水和壤中水在內的廣義流水循環過程。因此，化學風化和溶解性物質的輸移提供了氣圈、岩石圈和生物圈之間最重要的聯繫，這一過程的研究，對於闡明地表物質的轉化、遷移、循環的內在機制，是不可缺少的。另一方面，溶解性物質的釋放和遷移，是自然地理系統中各要素綜合作用的結果，反過來，它也反映了特定地區自然地理各因子的特定組合與作用方式，故通過化學剝蝕過程的研究，可以更深刻地闡明不同自然帶中各自然地理因子的相互作用。同時，通過化學剝蝕過程的研究，可以查明地表化學剝蝕速率，這對於流水地貌形態的演化具有重要意義。
