Плотность магматических пород

Очевидна зависимость плотности от состава пород. Коэффициент корреляции плотности с содержанием SiО2 весьма значим: —0,93; В этом проявляется не только влияние атомных масс элементов но и предрасположенность к образованию определенными химическими элементами кристаллических структур с более или менее плотной упаковкой.

Увеличение плотности от кислых пород к ультраосновным магматическим породам— это важнейшая закономерность плотностной структуры литосферы.

Плотность щелочных пород в среднем примерно на 5 % меньше плотности аналогичных по содержанию кремнезема пород щелочно-земельного ряда. Причиной этого является меньшая плотность упаковки решеток минералов со щелочными металлами из-за больших радиусов их ионов. Поэтому эклогиты имеют плотность (3,4—3,6 г/си3), что на 15—20% выше, чему габбро.

Плотность эффузивных пород обычно на 10—15 % ниже, чем интрузивных. Их плотность тем меньше, чем больше скорость остывания лавы.

Плотность интрузивов и кайнотипных эффузивов не зависит от возраста, тогда как у древних палеотипных эффузивов отмечено небольшое повышение плотности по сравнению с молодыми.

По условиям образования осадочные породы подразделяются на две главные группы: терригенные (глинистые, песчано-обломочные) и карбонатные. Третью группу образуют гидрохимические породы — каменная соль, ангидрит, гипс. Плотность осадочных пород, залегающих вблизи земной поверхности и на относительно небольших глубинах, в значительной мере зависит от их пористости, трещиноватости, состава флюидов в поровом пространстве. Поэтому для осадочных пород имеет большее значение, чем для магматических пород, понятие минеральной плотности. Ее также называют плотностью скелета (матрицы) породы.

Реальное плотностное разнообразие осадочных пород создается факторами нарушений структуры. Очевидно, что в сухом состоянии породы имеют плотность, много меньшую, чем плотность скелета.

Пористость терригенных пород изменяется в процессах диагенеза: превращения осадков в породы, цементации их, а при более высоких давлениях деформации скелета. Поэтому одновозрастные породы с больших глубин плотнее приповерхностных, а для молодых образований обнаруживается (хотя и слабая) зависимость плотности от возраста пород

Изменение пористости с давлением необратимо.

Плотность метаморфических пород

Изменение плотности магматических и осадочных пород в процессах метаморфизма обусловлено как перестройкой кристаллической структуры, преобразованием одних минералов в другие без изменений валового химического состава, так и распространенными явлениями метасоматоза пород в условиях привноса вещества флюидами. Степень метаморфизма может варьировать в широких пределах, в связи с чем плотность метаморфических пород изменяется от ее значений для исходной породы до значений, соответствующих максимальной измененной породе

При региональном метаморфизме величина и даже знак изменений плотности различны для разных фаций метаморфизма. Породы зеленосланцевой фации имеют более низкие плотности, чем исходные магматические и даже ряд осадочных пород, что связано с образованием серицита по плагиоклазам, разуплотняющего кристаллическую решетку за счет гидроксильной группы.

Фации эпидот-амфиболитовая и амфиболитовая мало меняют плотность магматических пород, как правило, в сторону повышения. Заметное увеличение плотности, на 5—10 %, отмечается при метаморфизме в гранулитовой и особенно эклогитовой фациях.

Значительные изменения плотности пород, магматических и особенно осадочных, происходят при становлении интрузивных массивов на их контактах с вмещающими породами под воздействием флюидов, привносящих одни вещества и выносящих другие.

Регрессивный метаморфизм (автометаморфизм, диафторез), происходящий при низких температурах и давлениях в присутствии воды и углекислоты, приводит к разложению силикатов, их гидратаст- ции и карбонатизации. Особенно существенное влияние на плотность (и на магнитную восприимчивость) обнаруживает серпентинизация и карбонатизация гипербазитов. Образовавшийся серпентин имеет довольно низкую плотность (2,6 г/см3) по сравнению с оливисть ном (3,2 г/см3), а возникающие затем магнезит (3,0 г/см3) и сидерит

(4,0 г/см3) увеличивают плотность карбонатитов пропорционально их содержанию. (Изменения магнитной восприимчивости связаны с переходом железа из оливина в гидроокислы, а затем в сидерит.)