Плотность горных пород: что это такое, кому и зачем нужно знать крымгео.рф

Плотность горных пород - одна из важнейших их характеристик, позволяющая решать множество прикладных задач в геологии, горном деле и смежных областях. Кстати ребят, рекомендую геологические изыскания в Севастополе заказать от компании крымгео.рф .

1. Определение плотности горных пород

Плотность горных пород - это отношение массы породы к ее объему. Обычно измеряется в г/см³ или кг/м³.

Плотность горных пород зависит от целого ряда факторов:

• минеральный состав;
• структура и текстура;
• пористость;
• заполнение пор (газ, жидкость);
• условия образования и т.д.

Различают виды плотности горных пород:

1. Минералогическая плотность - отношение массы твердой фазы к ее объему;
2. "Объемная плотность" - отношение массы твердой, жидкой и газообразной фаз к их суммарному объему;
3. Плотность абсолютно сухой породы и др.

Средняя плотность горных пород составляет около 2,7 г/см³, но в зависимости от состава может варьировать в очень широких пределах - от 1,2 до 5 г/см³ и выше.

2. Методы определения плотности горных пород

Существуют лабораторные и полевые методы определения плотности.

Лабораторные методы подразумевают работу с образцами пород в условиях лаборатории. Наиболее распространен гидростатический метод, основанный на измерении вытесненного образцом объема жидкости с известной плотностью.

Плотность горных пород зависит от их минерального состава, структурно-текстурных особенностей, пористости, вида вещества, заполняющего поры и пустоты (газ, нефть, вода), а также от условий образования и залегания горных пород.

Полевые методы позволяют определить плотность горных пород непосредственно в массиве. Наиболее распространены гравиметрические методы, основанные на регистрации гравитационных аномалий, вызванных неоднородностью плотности в массиве пород.

Еще один полевой метод - плотностной гамма-гамма каротаж скважин - регистрация естественного гамма-излучения горных пород на разной глубине по стволу скважины.

3. Зависимость плотности от состава и условий образования

Плотность горных пород во многом определяется их происхождением и условиями формирования.

Плотность магматических пород

Магматические (изверженные) породы имеют высокую плотность - 2500-3000 кг/м3 и выше, что обусловлено небольшой пористостью (менее 1-2%) и преобладанием тяжелых минералов.

Плотность магматических пород возрастает с увеличением основности - от кислых к ультраосновным. Например, если плотность гранитов составляет около 2600 кг/м3, то для габбро она равна уже 2900 кг/м3.

Плотность метаморфических пород

Плотность метаморфических пород колеблется от 2400 до 3400 кг/м3 в зависимости от их состава и степени метаморфизма.

Контактовый метаморфизм, как правило, приводит к уплотнению пород и увеличению их плотности. Гидротермально-метасоматические изменения, наоборот, вызывают разуплотнение и снижение плотности на 20-40%.

Плотность осадочных пород

Плотность осадочных пород в основном зависит от пористости и степени литификации породы. Обычные значения составляют 1700-2700 кг/м3.

Хемогенные осадочные породы, такие как гипс, ангидрит и каменная соль, имеют наименьшую пористость и наиболее высокую плотность среди осадочных.

4. Практическое значение плотности горных пород

Данные о плотности горных пород имеют большое практическое значение в геологии, горном деле и смежных областях.

В геологоразведке плотность используется при гравиразведке, электроразведке, сейсморазведке для выявления полезных ископаемых.

При добыче полезных ископаемых плотность нужна для расчетов устойчивости бортов карьеров, откосов отвалов и хвостохранилищ, проектирования систем разработки месторождений.

Плотность и обогащение руд

Данные о плотности минералов используются при гравитационных методах обогащения руд. Эти методы основаны на разделении минералов по их удельному весу.

Например, при обогащении железных руд отделяют относительно тяжелую руду (плотность железа 7,8 г/см3) от легкой вскрышной породы (плотность в среднем 2,7 г/см3).

Инженерно-геологические расчеты

Данные о плотности горных пород необходимы при инженерно-геологических изысканиях и проектировании различных сооружений.

Например, плотность используется для расчетов устойчивости откосов дорог, карьеров, плотин, оценки несущей способности грунтов при строительстве фундаментов и многое другое.

Буримость и взрываемость пород

Показатели буримости и взрываемости горных пород также зависят от их плотности.

Чем выше плотность пород, тем хуже они поддаются механическому разрушению бурением или взрывом при проведении горных выработок.

Глубинные изменения плотности

С глубиной под действием возрастающего давления и температуры происходит уплотнение горных пород и изменение их свойств.

Данные о плотности пород на разных глубинах позволяют оценить эти изменения, что важно для понимания геодинамических процессов в литосфере.

Изучение состава и строения Земли

Данные о плотности горных пород используются при изучении внутреннего строения Земли.

Например, анализ распределения плотности с глубиной по геофизическим данным позволяет судить о химическом составе, агрегатном состоянии вещества и фазовых переходах в недрах планеты.

Поиск полезных ископаемых

Аномалии плотности горных пород, устанавливаемые геофизическими методами, служат поисковым признаком для обнаружения месторождений полезных ископаемых.

Например, рудные тела с повышенной плотностью (медь, свинец, цинк, железо) проявляются в виде локальных максимумов на гравитационных и магнитных картах.

Тектонические исследования

Региональные вариации плотности литосферы, устанавливаемые гравиметрическими съемками, позволяют изучать глубинные структуры и тектонические нарушения.

Например, области пониженной плотности могут отражать разуплотненные зоны разломов или внедрение магматических расплавов в земную кору.

Тектонические исследования

Региональные вариации плотности литосферы, устанавливаемые гравиметрическими съемками, позволяют изучать глубинные структуры и тектонические нарушения.

Например, области пониженной плотности могут отражать разуплотненные зоны разломов или внедрение магматических расплавов в земную кору.

На этой карте гравитационного поля видна отрицательная аномалия вытянутой формы, отражающая разуплотненную зону глубинного разлома.

Геологический разрез показывает источник гравитационной аномалии - интрузивное тело повышенной плотности среди вмещающих пород меньшей плотности.

Проведение детальной гравиметрической съемки с использованием высокоточных гравиметров для уточнения строения изучаемого участка земной коры.