Question

岩石密度

Answer 1

岩（矿）石的密度差异是布置重力测量工作的主要依据。

如果地球由一系列横向密度均匀的壳层组成，则不管密度的垂向变化如何，也不会有重力的水平变化。任何导致密度横向变化的地质条件都将引起重力的水平变化，即重力“异常”。或者说，引起重力异常必要条件是探测对象与围岩要有足够的密度差异。因此，掌握和研究岩（矿）石的密度资料，对布置重力工作和进行重力异常的推断解释，都是十分必要的。

决定岩（矿）石密度主要有三个因素：①岩（矿）石的矿物成分及含量或者说构成岩石物质的矿物颗粒的多少及颗粒本身的密度；②岩（矿）石的孔隙度及孔隙中的流体；③岩（矿）石埋藏深度及形成年代。表1-2列出了常见岩（矿）石的密度值。岩浆岩和变质岩的密度大于沉积岩，而沉积岩本身的密度变化也很大。

沉积岩的密度主要取决于岩石孔隙度，孔隙度越大，岩石密度越小。其次，还与沉积岩层的岩石年代和埋藏深度有关。长期沉重的负荷可以使多孔岩石变得致密。一般来说，年代越老，埋藏越深，密度就越大，这一影响以粘土和页岩最为显著。此外，含水度对沉积岩影响也较大，含水愈多，密度越大。含水度对于沉积岩密度的影响可达10%左右。

岩浆岩的密度取决于所含矿物成分。由酸性岩过渡到基性岩、超基性岩时，随着铁镁质矿物含量的增加，岩石的密度也要增大。侵入岩具有较高的密度；火山岩，尤其是熔岩，密度较小。

变质岩的密度与它们的原岩密度有关。由于变质作用有助于岩石孔隙的充填并使岩石以更致密的形式再结晶，因此变质岩的密度往往随着变质程度的加深而增大。与岩浆岩一样，变质岩密度也随酸性的减小而增大，但由于结晶变质的历史比较复杂，这种变化一般是不稳定的。

在SI单位制中，密度的单位是kg/m³，在CGS单位制中是g/cm³。后者应用较为方便。

岩（矿）石的密度一般是在实验室中用天平或密度仪对它进行测定。在有钻井的地区，可通过重力测井和中子测井确定不同深度岩层的平均密度。在地震层速度已知的地方，可以根据层速度来转换岩层密度。

必须指出，岩（矿）石间的密度差异与它们的磁化率、电阻率或放射性差异相比，量级是很小的，这就是重力异常比较小的主要原因。

表1-2 常见岩（矿）石的密度值