我在乌鲁木齐四道岔连霍高速北边碎石堆上发现一块外壳氧化明显的侏罗纪砂岩（见下图），显然是球状风化的结果。处于好奇拍摄了照片并转发到几个微信群里，没想到在地学科普群引发明显的争论，有人语言带有明显的情绪，说我误导他人，甚至将我宣传的盐风化地貌也捎带上攻击一番。如果我不予理睬，可能他的说法就真正的误导了群友，因此今天特意对该岩块进行详细的解读。先上图：

为了进一步详细解释，我在照片中加注了符号和线条：

下面就阐述一下该岩块球状风化的形成过程：

蓝灰色的侏罗纪砂岩在地下深处受到应力作用而被至少四个方向的节理切成不规则多面体，岩层因构造抬升而进入地下水氧化带内，节理缝内含氧地下水对两侧岩块进行氧化改造，即化学风化作用，导致二价铁转化为三价铁（褐铁矿），岩石变为黄褐色。在两组节理交汇处（即岩块的棱角处）地下水的氧化能力强于单一的面，而三组节理交汇处就更加厉害（见图片中的白色箭头示意），因此在岩块棱角处被氧化得更多，残留的蓝灰色核心就缩进得更多，这就是球状风化作用的机理。如果岩块被三组相互垂直的节理切割成立方体，最终的未风化核心就接近球形。然而，某些地下岩块恰巧被不规则的节理切割成稀奇古怪的形状，其残留核心很难形成典型的球形，但其棱角必然圆化，仍符合球状风化的特征。本岩块铁锈色的氧化外壳断开处都均匀一致，说明泥质粉砂岩的黏土颗粒均匀地吸附了褐铁矿薄膜。

本岩块氧化外壳并未展示更多的同心层构造，原因是：

蓝灰色的泥质粉砂岩意味着黏土颗粒吸附有二价铁，而且孔隙度渗透率相对低。含氧地下水每次向内进攻的深度有限，缓慢的进攻虽然有无数个阶段，但因深度很小而最终的同心层密集而无法分辨期次，所以整体上看就呈现为厚度大致统一的一层氧化壳。实际上这种环带就是李泽冈环（Liesegong Ring），只是没有明显的同心层罢了。

值得说明的是：本岩块氧化外壳比未变的蓝灰色核心还坚硬一些。起原因如下：地下水对岩块氧化过程中，粉砂岩颗粒之间的空隙中黏土颗粒填隙物吸附的二价铁转化为含水的褐铁矿，致使原本成岩较弱的粉砂岩孔隙度降低而进一步胶结，形成相对坚硬的氧化外壳。国外有些地质学家将这样的风化作用称为“硬壳化”（case hardening）。这种情况在某些海边的砂岩露头上表现明显，海浪作用常常将残留的核心侵蚀掉而剩下坚硬的外壳。

还需注意的是：球状风化实际上是发生在地下的化学风化，而非物理风化。有人喜欢将物理风化和化学风化等各种因素都包含在内，美其名曰：多成因，实际上是没有弄清球状风化的机理。

出露地表后球状风化就停止了，坚硬的花岗岩或片麻岩往往保留着尚未风化的核心而残留在地表，这种核心岩块叫石蛋（corestone，核心石），如果石蛋成群分布则形成石蛋地貌（corestone landform）。

本博文分析的岩块硬度很低，无法形成石蛋地貌。新疆气候干燥，温度变化大，因而在地表的砂岩容易进一步遭受物理风化而破碎。

昨天我在群里展示该照片后，有人一眼就看出是球状风化，而有些人则没看出来，这就是经验之差异。当然，只要给出足够的理由和理性分析，哪怕你反对球状风化说，也可进行深入讨论。然而，有些人喜欢钻牛角尖且心胸狭窄，只要与自己的观点不同就用语言讽刺甚至恶意攻击，这样的争论就没有必要了。我做地学科普本来就是兴趣使然的义务活动，没有商业目的，也不会继续容忍无理取闹的行为。

吕洪波

2026.06.28

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