风化

风化是指岩石矿物及岩体暴露在大气圈下的蚀变及分解作用。风化作用发生于原地，意即同一地点，并没有涉及主要的岩石物质迁移。

风化是一项全球性的基本作用。风化作用将岩石从坚硬的状态变为较软及较脆弱，令它们更容易受到侵蚀。

风化作用

风化作用主要有两大类别，而第三类别则为次要：

• 物理风化：指岩石经过机械性干扰﹝例如粒状崩解、鳞剥作用、节理岩块拆解，或因温度及压力改变而成的碎裂﹞而产生的风化作用，例子有冰楔及矿物体积的改变。
• 化学风化：指岩石中的矿物受水、气温、氧气、氢气及弱酸的作用 ﹝例如溶解、水合、氧化及碳酸化﹞，而导致的分解。
• 生物风化：指由于植物的出现，或较小程度上动物的介入，而造成或协助的风化作用，当中包括树根造成的楔劈及动植物产生的有机酸。

在任何特定地点发生的风化作用，其类别主要取决于气候：

• 物理风化：机械性作用，多出现于较寒冷及干燥的气候。
• 化学风化：矿物分解作用，多出现于较温暖及潮湿的气候。
• 生物风化：植物及动物普遍倾向出现于温暖及潮湿的气候。

控制风化的因素

风化的类别、速度与牵涉程度受多个控制因素影响：

• 气候主导风化作用的类别，大都根据风化作用时所存在的水量及气温来决定。化学反应在温度较高的环境，有较快的反应，冰楔作用则发生于较寒冷的气候。
• 岩石种类决定岩石在特定环境中对抗风化的能力。每类岩石各自由一套独特的矿物组成，矿物透过结晶，化学结合及胶结物连结起来。当地壳板块营力将这些岩石移离其形成的环境，并暴露于太阳及雨水中，风化作用便于此时开始
• 岩石构造：有强烈节理或断裂的岩石呈现多个软弱面，容许风化媒介﹝例如水﹞渗入岩体内﹝图1及2﹞。
• 地形：斜坡的倾斜角度控制水流途经岩体的速度，决定风化作用的力量。一般来说，位于较高或构造运动活跃地区的陡峭斜坡，风化作用较为活跃，而平原的风化作用则较缓慢。
• 侵蚀：侵蚀作用的动力及效率控制风化物质被移离的速度、未风化岩石露出受风化的频度、以及风化层能否得以保存。
• 时间：同类型的风化作用维持的时段，期间风化作用未被气候转变、地质运动及其他因素干扰，决定岩石受风化影响的程度及深度。

图1：花岗岩中的垂直节理受风化而变宽。

图2：风化作用使凝灰岩的节理更为明显。

风化的产物

风化作用逐渐使岩石变弱，最终形成于新环境更稳定的地质物质﹝岩石碎块、沙粒、粉砂及黏土﹞。一般来说，风化作用产生较幼细及疏松的岩石物质，以及较弱和多孔渗水的岩体。

在热带及亚热带地区，由于受炎热及潮湿气候影响，剧烈的风化作用形成厚厚的风化层，其厚度可达100米或以上。

风化作用渗透至岩体的不连续面﹝软弱面﹞，例如岩石的断层及节理，并攻击岩石面，渗入岩体﹝图3﹞。

风化作用倾向侵袭岩石节理的角位及边缘，使岩石变得浑圆。压力释放有利于风化作用，因为岩石减压形成弯曲的片状碎块并且剥落，称为鳞剥作用﹝图4﹞。

图3：火山岩受到不均匀的风化，突显其节理及成份。

图4：风化石英二长岩中，浑圆的岩石核有弯曲的鳞剥外壳。

某些岩石﹝例如花岗岩及粗粒凝灰岩﹞经过风化后，会形成厚厚的风化层，其特色是在含有粉砂、黏土及沙粒物质结集成的弱风化土中，出现圆形的巨砾﹝岩石核﹞。这含有岩石核的风化层是香港岛及九龙市区多个削坡的显著特征﹝图5﹞。

风化的下限界线可能呈不规则及分散，但在多个个案中，风化的下限均终止于一个鲜明的水平界线上﹝图6﹞。地形学家称这界线为风化基面，而工程师则称之为基岩﹝图7﹞。

图5：中粒花岗岩的风化层中，板长状的岩石核。

图6：火山岩中截然而呈平面的风化基面。

图7：典型具有岩石核的花岗岩类的风化层。

侵蚀

侵蚀是指把风化后的岩石物质移离﹝搬运﹞其风化形成的地方。侵蚀作用主要由重力推动，并由流动媒体辅助，包括水﹝例如河流﹞和冰﹝例如冰川﹞，又或是单单由重力推动﹝例如落石﹞，风也可以移走风化物质﹝例如风蚀﹞。

在运送过程中，流动的角形的粒子会磨滑﹝磨擦或冲涮﹞经过的表面，并磨蚀岩石。因此，山崩的碎石可能会侵蚀沿途的斜坡或河道，河流的沉积物会侵蚀河床的岩石部分，而冰川中的岩石碎块会侵蚀山谷底部。

侵蚀作用

侵蚀作用通常分为下列四大类别：

• 块体崩移：指受重力影响在山坡发生的侵蚀作用，水可能有部份的影响，但并非主要的运输媒介。块体崩移或山崩是香港非常重要侵蚀作用﹝图8﹞。
• 河流：指涉及水流的侵蚀作用，可发生在土壤中﹝例如泥土管涌﹞，地面﹝例如细沟及冲沟，图9﹞，或于季节性或常流河道。河流作用在香港非常重要。
• 风力：指于干燥地方涉及气流迅速移动的侵蚀作用，地点可以是寒冷或炎热的沙漠。风力侵蚀在香港影响不大。
• 冰川：指涉及冰的侵蚀作用，冰或是存在于泥土中﹝例如土石缓滑﹞，或作为搬运媒体﹝例如冰川﹞。冰川作用并没有直接影响香港。

图8：沿沟泥石流只于陡斜而狭窄的季节性河流出现。

图9：深的蚀沟切割着受深度风化的花岗岩的山脊。

控制侵蚀的因素

侵蚀的类别及程度决定于多个因素，包括：

• 气候：气候基本上控制地区内的侵蚀类别及速度，因为气候决定水量﹝雨量﹞及其季节性分布、温度﹝热带、寒带及两极﹞，以及日照时数、风力及风向等。
• 地形：高山地区的地势较高，潜在力量较低地为高。结合陡峭的斜坡，高地侵蚀作用的动力较周边平原大。
• 岩石类别：岩石的类别决定地区内受侵蚀影响的程度。在同一气候环境，每种岩石对风化及侵蚀作用的反应各异。根据当时情况，各种岩石展示其独特的抵抗能力或弱点。抵抗力较强的岩石形成高地，而相对较弱的则形成山谷及低地。
• 岩石结构：风化作用沿节理或受断层影响的岩石的弱线，通常较严重。由于这些风化后的物质较易被侵蚀，河流山谷大多出现于主要断层或节理沿线。

侵蚀的产物

经侵蚀作用而剥落的岩石物质，最终将沉积于海底，尽管途中可能短暂停留于其他地方，如悬崖之下的山石堆、山边的坡积物﹝图10﹞、河道两旁的泛滥平原、湖泊的三角洲，或沙漠﹝例如沙丘﹞。

过去千亿年间，一个地区的地形经由侵蚀作用雕刻而成，由原来被抬升的岩体，变成复杂的山峰、交错的山谷及围绕的平原。

重力造成山崩、流水侵蚀水沟及河道﹝图11﹞，岩块从悬崖剥落形成山石堆。在下游地带，河流勾划出山谷，沉积物堆积形成泛滥平原。而在地面以下，可溶解的岩石﹝例如石灰岩﹞经过水的侵蚀，形成通道、洞穴及竖井。

图10：在天然山坡上常见受侵蚀的岩石碎屑层﹝坡积物﹞。

图11：蚺蛇尖陡斜的山坡受河流侵蚀。

侵蚀的最终结果是将高山、山脊及高地变为平原﹝称为准平原﹞，从陆地逐步倾斜伸延至大海。

表土沉积

岩石经过风化后，被分解成松散的岩石碎屑及矿物颗粒，并经侵蚀过程转移至另一地点。这些沉积物可能由水力、风力或地心吸力推动，最终堆积至不同的沉积环境。表土沉积是指未被整固在地表上的沉积物。

表土沉积的分类

表土沉积物一般按其沉积环境分为三大类：陆上﹝土地﹞、海岸及海洋沉积环境﹝图12及表1﹞。沉积环境受各不同因素相互影响，包括该地点的板块构造环境、地理位置、沉积物输送媒体、可影响沉积物的生物、以及气候系统等。沉积环境可能随著时间，因海平面变化或河道变更等因素，而作出相应改变。

表1：各类沉积环境的例子。

图12：沉积环境。

山崩

山崩，或称边坡坍塌，一般是指由重力操控的块体崩移过程，影响全球山坡。

天然斜坡

在正常情况下，天然斜坡﹝指未被人类活动大量改造的斜坡﹞达到准平衡状态。即是说，就岩石的种类、结构、泥土种类及厚度、植被的范围及类别，地表及地下水文，以及当时的气候情况而言，山坡被侵蚀至一个相对稳定的角度。

风化作用持续在山坡进行，削弱埋藏的岩石。地下水将部分风化物质从岩石节理或复盖的泥土中冲走，而山旁的溪水将山涧加深。

山坡上的岩石和泥土不断被削弱而变得不稳定，导致山坡定期透过塌毁﹝山崩﹞重新调节至一个较稳定的状态﹝图13﹞。

重要的是，若其中一个或其他山坡相关因素有所改变，例如当地的树木被烧毁或伐木所移走，又或遇到反常豪雨，则大规模山坡可能遭侵蚀以致发生塌毁﹝山崩﹞。

此外，陡峭的溪道在豪雨期间会带走大量表层物质，这些水份连同土石严重地侵蚀河道，令溪流两岸边坡不稳，引至斜坡塌毁。

在极端的情况下，地震可能会摇动整个地区，令大量土地松脱，造成山崩。

图13：由浅层滑坡聚合而成的沿沟泥石崩泻。

人造斜坡

许多在香港市区周围的山边，都已遭改动为筑建楼房的平台以及公路的台阶。此过程造成陡峭的人造削坡，改变了原来斜坡的形态，影响地下水水系，并将岩石中不利的节理面或其他软弱线暴露出来〔图14﹞。

人造斜坡一般较大多数的天然斜坡陡峭。它们经过挖掘，失去了原来山坡的天然平衡特质，因此通常需要进行一些稳固工程。

图14：斜坡的类别。

工程师在策划及设计这些人造削坡时，需引用以下技术以尽量令斜坡安全：

• 支撑斜坡：例如岩层锚杆、装设土钉及挡土墙 。
• 表面保护：例如砌石护坡及喷射混凝土。
• 斜坡疏水渠道：例如排水孔、排水斜管、U型渠道及梯级渠 。

部分被削至岩石部份的人造斜坡，当发生山崩时，基本上会沿着岩石的节理面塌毁。在香港，这些节理面常见有黏土填充，形成了在岩石中的弱线。当节理面的磨擦力降低或本来支撑斜坡的物料被移走时，泥石便沿着节理脱落。

河流营力

河流一般发展成明显的树枝状系统，从地图上可看见有如树干及树枝的图案。小溪渐渐在下流集合一起，形成较大的河流，直至最后流进主河。这主要河道汇集沿途各方支流，通常流进大海。

溪流源头的特色是其陡峭斜幅所造成的庞大力量，因此溪流会向下侵蚀河道﹝破坏性营力﹞。当山坡的斜度递减，溪流的侵蚀能力亦相应减弱，沉积作用﹝建设性营力﹞则转趋重要。

河流的垂直剖面受基准面控制，一般与海平面相同。湖泊及水塘也会暂时充当局部地区的基准面。随著海平面的升降，河流的剖面亦会透过侵蚀﹝当水位下降﹞或沉积﹝当水位上升﹞，调整至新基准面。因此，基准面的改动会导致河流沿途的破坏性及建设性营力的界线有所变动。

具破坏性营力的河流地形

地形的种类及例子	阐释
山谷 ﹝例子：林村河谷﹞	由于水流侵蚀及被河流占据的线状低地。
瀑布 ﹝例子：新娘潭瀑布﹞	河流纵面的台阶，通常为坚硬及抗力强的岩石，通过此处的流水因而有落差，亦称为坡折点。

具建设性营力的河流地形

地形的种类及例子	阐释
曲流河 ﹝例子：锦田河﹞	于平原上，河道发展成弯曲的路线，过程称为曲流作用。在河道上出现个别的弯位或圈，称为曲流。曲流河一般较接近基准面，斜幅较小，流速缓慢，并一般含较少的粗粒的床载。
泛滥平原 ﹝例子：元朗平原﹞	曲流河向下流动，一边侵蚀外弯，另一边在内弯堆积沉积物，形成曲流沙洲，慢慢将堆积成泛滥平原。
河阶 ﹝例子：林村河谷﹞	当河流不断侵蚀其河床，如海水平下降或陆地抬升，河道会低于原有的泛滥平原。这些较高及已被荒废的泛滥平原称为河阶。一连串发生的海水平下降或陆地抬升，会形成一系列的河阶。
自然河堤 ﹝例子：锦田河﹞	河堤是河流两旁的堤围。当周期性河水泛滥时，导致沙质沉积物积聚于河道附近，而粉砂则沉积越过泛滥平原。由于河堤使河道两侧升高，形成自然抗洪的堤围。
沼泽	出现在泛滥平原的低洼地，它可能是已废弃的曲流。由于沼泽水位高而排水差，因而形成一个长满植物的湿地。

海岸营力

海浪营力是影响海岸线的主要营力。海滩会根据其形态，以及相对于水平位及海浪活动的位置﹝图15﹞，而分为多个区域带。

图15：沙滩词汇。

风在海面掠过形成波浪，因此波浪的类别和强度需视乎海岸线与盛行波相对的方向﹝朝向﹞，以及风吹过海面的距离﹝风距﹞。

海浪根据其造成的侵蚀或沉积作用，大致上划分为破坏性及建设性。

破坏性海浪通常与高能量的环境和陡斜的海岸带有关。岩石嶙峋的海岸线暴露于巨浪及高潮而受到侵蚀。

在沙岸，破坏性海浪令沙滩退减﹝降级﹞，因为回流﹝向海﹞较冲流﹝向陆﹞更有力，能运送更多物质回到海中。

建设性海浪会建成海滩，因为冲流在运送物质时比回流更有效。建设性波浪通常与平坦的海岸带和低能量的海岸有关。

值得注意的是，海岸地形不但受地貌营力控制，同时亦受到地质情况影响﹝如岩石类别及地质构造﹞。地质构造加上岩石不同的抗风化及侵蚀能力，令海岸出现不规则的形态，例如岬角、港湾、海蚀柱及海蚀拱。

具破坏性营力的海岸地形

地形的种类及例子	阐释
岬角 ﹝例子：伙头坟洲﹞	屹立在岸边受到猛烈波浪冲击的石岬。
海蚀洞 ﹝例子：吉澳﹞	岩石的节理受海浪冲击而扩大，形成沿海崖的洞穴。
海蚀拱 ﹝例子：鸭洲﹞	当狭窄的岬角或山脊受来自两方的侵蚀，形成桥状地貌。通常是从海蚀洞的两边，在同一线较弱的地方开始侵蚀而发展。海蚀拱可在水面或以上的地方出现。
海蚀柱 ﹝例子：平洲﹞	经由海浪冲击而形成的塔状或石柱残骸。通常是海蚀拱崩塌后的残骸。海蚀柱可以在接近、或现今海平面之上出现。
浪蚀平台 ﹝例子：平洲﹞	通常出现于悬崖底部的岩架，由海浪磨蚀而成。浪蚀平台可位于高潮水位之上或之下。
浪蚀龛 ﹝例子：平洲﹞	由海浪侵蚀悬崖底部而成的切口，通常出现于浪蚀平台的后面。

具建设性营力的海岸地形

地形的种类及例子	阐释
沙滩 ﹝例子：大浪湾﹞	土地经风化及侵蚀后形成的沉积物，被河流运送至海岸。较细微的沉积物通常会被带入海中，而较粗糙的沉积物﹝如沙﹞则留在近岸。建设性海浪及水流将沿岸的沉积物重新分布，形成不同类形的沙滩。
沙坝 ﹝例子：往湾洲﹞	呈山脊状的沉积物，一般为沙及含泥质的沙，受建设性海浪送到岸上，形成与海岸线平行的长堤，于潮退时暴露出来。
滩脊 ﹝例子：大浪湾﹞	通常干燥而位处较高的内滩，处于春潮最高位与海岸营力高位之间的地区。滩脊只受强烈风暴或不寻常的高潮影响。
抬升沙滩	旧有而不再活跃的沙滩，位于现今海岸线之上，与目前的海滩分开。于海平面较高时形成，或因地壳运动而遭抬升。
三角洲	呈叶状的沉积物，一般为沙及泥，从河流运送，积聚在湖或海的入口。
沙咀	呈手指形的狭长沉积物，由建设性海浪及水流重新分布沿岸的沉积物，这过程称为沿岸漂沙。
连岛沙洲 ﹝例子：长洲﹞	狭长沙脊将小岛与大陆，又或两个小岛连成一起。
潮区 ﹝例子：后海湾﹞	为宽阔的河口，此处淡水流进海水，混成一体。潮区的特点是清水与咸水混合，以及广阔的潮汐滩。在香港的潮汐滩地常见被红树林复盖，有助于沉积作用。
潟湖 ﹝例子：谷埔﹞	位于河谷下游地带的一个被沙咀或沙洲分隔的岸边水体。