Геологический толковый словарь
"ПЛОТНОСТЬ"

ПЛОТНОСТЬ (веществ, г. п. м-лов) — их физ. свойство, определяющееся отношением массы к занимаемому объему, Плотностная (гравитационная) дифференциация г. п. земной коры и вещества верхней мантии — первопричина ряда тект. процессов и в значительной степени обусловливает ход магм, дифференциации. На различии г. п. по плотности основан гравиметрический метод разведки. В пределах используемой в геологии и гравиразведке точности П. г. п. численно равна объемному весу, который определяется как отношение веса всех агрегатных фаз п. — твердой, жидкой и газообразной — к объему, занимаемому этими фазами; П. м-лов численно равна удельному весу . Единицы измерения: в СГС—г/см³; в СИ—кг/м³; 1 г/см³= 1∙10³кг/м³. П. м-лов изменяется в пределах 0,9—23 г/см³; главных породообразующих — от 2 до 3,5 г/см³. П. м-лов зависит от массы ядер атомов, ат. радиуса, строения электронных орбит и кристаллохимии м-лов; устанавливается связь П. с внутренней энергией веществ. П. петрогенных элементов и породообр. м-лов увеличивается по мере уплотнения структуры; тяжелых элементов, рудных м-лов, самородных металлов — с увеличением массы ядер атомов. П. воды в зависимости от минерализации изменяется от 1,0 до 1,4 г/см³; нефти равна 0,75 — 1,0 г/см³. Для интрузивных г. п. характерны зависимость П. от минер, состава и высокие коэф. корреляции (0,76— 0,61) с SiO₂, FeO, Fe₂O₃, CaO и MgO. Наблюдаются непрерывные ряды г. п. (нормальный, щелочной) с постепенным возрастанием П. по мере уменьшения в них SiO₂ и увеличения тяжелых элементов. Средняя П. петрографических гр. г. п. возрастает от кислых к основным и ультраосновным п.

(см. табл.). Аномальный (для общего ряда) состав и П. 2,73 г/см³) имеют анортозиты. Полнокристаллические структуры г. п. определяют их низкую пористость , изменяющуюся от 0,1% (гипербазиты) до I—3% (граниты).

П. эффузивных г. п. зависит от их текстуры, диагенеза и состава; их пористость изменяется от 5 до 40%. П. метам, п. коррелируется с составом. Наблюдается возрастание П. по мере увеличения метаморфизма п. (см. табл.) , обусловленное гл. обр. развитием более плотных м-лов и в меньшей мере уменьшением пористости (от 5 до 0,5% ). Ультраметаморфизм приводит к разуплотнению п. до 2,57 г/см³ за счет образования легких м-лов. Снижение П. на 20—40% наблюдается при гидротерм. метасоматических изменениях, а возрастание — при контактовом метаморфизме. Для осад, образований характерно увеличение П. по мере диагенеза осадков и катагенеза п., обусловливаемое давлением вышележащих толщ, или повышенным давлением при складчатых процессах. Изменение П. осад. п. характеризуется экспоненциальными кривыми, асимптотически приближающимися к значению П. твердой фазы. Наиболее быстрое уплотнение свойственно карбонатным п. (с 1,8 до 2,8 г/см³) ; медленнее уплотняются песчаные п. (от 1,6 до 2,7 г/см³) ; очень постепенно — глинистые образования (от 1,3 до 2,6 г/см³). Давление до 1000—2000 атм приводит к изменениям П.: осад, и эффузивных г. п. — почти в 2 раза, интрузивных метам, на 1—3%. Дальнейшее уплотнение вещества при давлении до 10—20 тыс. атм происходит за счет образования максимально плотных структур. Изменение температуры в земной коре на П. г. п. влияет незначительно. При сверхвысоких давлениях и температурах в мантии и ядре Земли увеличение П. вещества возможно за счет фазовых изменений. Региональное распределение П. г. п. связано с условиями нх образования и дальнейшего изменения и отражает геол. строение разл, участков земной коры. Наблюдается разл. петроплотностная характеристика древних и молодых платформ, щитов, срединных массивов, складчатых областей, зон активизации и совр. геосинклиналей. Устанавливается вертикальная и послойная зональность. П., как региональная, так и в от дельных структурах (см. Петрофизика).

Различают: 1) П. г. п. с естественной влажностью; 2) П. газо-водонасыщенной или газо-нефтенасыщенной г. п. (неточный термин — воздушно-сухой п.); 3) П. газонасыщенной г. п. (неточный термин — абсолютно сухой п.); 4) П. г. п. приведенную, рассчитанную для определенного газо-водонасыщения. Измерение П. в образцах производится методом гидростатического взвешивания; точность измерения равна 0,005—0,01 г/см³. Возможно определение П. методом гамма-гамма-каротажа и в обнажениях — гамма-плотвостномером. Известны методы определения П. по гравиметрическим исследованиям в шахтах и путем расчетов по гравиметрическим съемкам. Эти методы дают меньшую точность, чем определения П. по образцам. Существуют петрографические методы определения П. г. п. через П. м-лов или кристалло-хим. параметры на основе данных об их объемном или вес. % содер. (Рудник, 1966). П. м-лов г. п. может быть пересчитана на П. г. п. (объемный вес) путем введения поправки на пористость г. п. (Казицын, Рудник), 1968. Я. Б.Дортман.