Плотность горных пород
Как известно, плотностью вещества называется масса, содержащаяся в единице объема: σ = m / v где m - масса рассматриваемого вещества; v - его объем. В гравитационном методе плотность горных пород измеряется в г/см³. Понятие о плотности не следует смешивать с понятием об удельном весе, который представляет собой отношение веса тела (m g) к его объему v. Вес тела зависит от расстояния до центра Земли (поскольку от этого расстояния зависит величина g), следовательно, удельный вес также изменяется в зависимости от высоты над поверхностью Земли, а плотность σ = m / v при этом остается постоянной. Плотность горных пород зависит от их минерального состава, пористости и влажности. Измеряется она на образцах пород денситометром, в естественном залегании - скважинным геофизическим методом (каротаж плотности - гамма-гамма метод).
Плотность пород изменяется в довольно широком диапазоне (таблица 4), она определяется плотностью скелета, пустотностью (наличием трещин и пор) и ее наполненностью флюидами и их плотностью. Плотность магматических пород обычно увеличивается при повышении их основности и уменьшается при выветривании. Плотность метаморфических пород зависит от минералогического состава и увеличивается с повышением степени метаморфизма. Плотность осадочных пород также существенно зависит от их состава - у карбонатных пород она обычно выше, чем у песчано-глинистых. Плотность метаморфических и массивных осадочных пород обычно больше, чем кислых интрузивных, но меньше, чем ультраосновных пород. Если искомый геологический объект имеет плотность σ 1, заметно отличающуюся от плотности вмещающих пород σ 0, то на земной поверхности отметится аномалия силы тяжести – за счет так называемой избыточной плотности ∆ σ, представляющей собой разность между значениями плотности возмущающего объекта и вмещающей его среды: ∆ σ = σ 1- σ 0. Поскольку плотность создает гравитационное поле, но не изменяет его, то гравитационную аномалию от тела произвольной формы можно рассчитать, разбивая это тело на элементарные объемы, вычисляя гравитационные поля от этих объемов (в соответствии с их избыточной плотностью ∆ σ) и суммируя вычисленные поля, то есть – проводя интегрирование по всему объему тела. Интересно, что аномальное поле не кореллируется с глобальными топографическими особенностями земной поверхности (горами, впадинами); высказанная в XIX веке теория изостазии объясняет этот факт тем, что материковые блоки земной коры, состоящей из более легких пород (гранита и базальта), как бы плавают в более тяжелом подкоровом веществе мантии. Поэтому аномалии силы тяжести вызываются зонами локального изменения плотности коры и мантии Земли, имеющими субвертикальные границы.
|
