2.3 Густина магматичних порід

У породах нормального (лужноземельного) ряду найбільш низькою середньою густиною характеризуються граніти. За хімічним складом вони відрізняються від інших інтрузивних порід найбільшим вмістом кремнезему і найменшим - фемічних окислів.

Рисунок 2.3 Межі зміни густини і схема мінерального складу середніх типів інтрузивних порід (цифрами вказані густини мінералів г/см³)

Характерно також найменше (за винятком порід ультраосновного складу) утримання окислів алюмінію і кальцію. Від гранітів до габбро спостерігається поступове зростання густини, що визначається збільшенням вмісту в породах фемічних окислів і зменшенням кремнезему. Велике значення має також збільшення вмісту окислів кальцію (від альбіту до битовніту), тобто спрямований їхній ізоморфізм. У групі ультраосновних порід зміна густини відбувається більш різко і визначається головним чином великим вмістом фемічних компонентів.

Таблиця 2.3

Густина (в г/см³) і мінеральний склад інтрузивних порід

Порода	ср	min-max	Мінеральний склад, %
			Кварц	Калієвий польовий шпат	Плагіоклаз	Біо-тит	Амфібол, олівін	Піро-ксен
Граніт (фане-розойські області)	2,58	2,55-2,67	35-25	60-35	0-40(альбіт-олікоглаз)	0-10	-	-
Граніт (докем-брійські області)	2,60	2,56-2,68	-	-	35-60(альбіт-олікоглаз)	-	-	-
Гранодіорит	2,69	2,62-2,78	25-20	20-10	-	10-20	-	-
Діорит кварцовий	2,75	2,65-2,81	20-5	10-0	45-65(андезин)	-	20-30 (амфібол)	-
Діорит	2,81	2,67-2,92	5-0	-	50-65 (анде-зин-лабрадор)	-	20-30 (амфібол)	10-20

Продовження таблиці 2.3

Порода	ср	min-max	Мінеральний склад, %
			Кварц	Калієвий польовий шпат	Плагіоклаз	Біо-тит	Амфібол, олівін	Піро-ксен
Габбро	2,95	2,85-3,05	-	-	40-65(лабрадор)	-	-	35-50 (діопсид авгіт)
Піроксеніт	3,19	2,90-3,40	-	-	-	-	0,5 (олівін)	95-100
Перидотит	3,19	2,88-3,29	-	-	-	-	50-90 (олівін)
Сієніт	2,62	2,57-2,65	0-5	35-75	0-45	10-20	-	-
Сієніт нефеліновий	2,66	2,55-2,70	20-25 (нефе-лін)	55-65	-	20-45 (біотит, лужні амфіболи і піроксени)
Примітка. Число виміряних зразків кожної породи – від декількох сотень до декількох тисяч

Густина порід лужного ряду при однаковому вмісті кремнезему з породами нормального ряду нижче, що обумовлено високим вмістом лужних елементів із великим атомним радіусом, що утворюють мінерали менш щільних упаковувань.

Ущільнені текстури і повнокристалічні структури інтрузивних порід обумовлюють їхню невелику пористість, що для невивітрених порід змінюється від 0,2-2% у гранітах до 0,1-1,5% у габбро і 0,1-0,3% у гіпербазитах. Дещопідвищена пористість порід у відслоненнях пов'язана з їхнім механічним вивітрюванням, що фіксується по густині і швидкості пружних хвиль навіть у свіжих відколах.

Вплив структури порід на їхню густину спостерігається рідко. Для більшості інтрузивних порід розходження виражається в тисячних частках грама на кубічний сантиметр.

Густина інтрузивних порід різноманітних петрографічних груп, комплексів і формацій у процесі утворення складчастих областей і платформ, що супроводжується проявами магматизму, відбувається закономірна зміна одних природних асоціацій магматичних порід іншими, які відрізняються за речовим мінералогічним складом і фізичними властивостями.

Ультраосновні породи за вмістом кремнезему підрозділяються на три значні групи: олівініт-дуніти, перидотити і піроксеніти. Кожна з груп включає різноманітні породи, що відрізняються мінералогічним складом і густиною. Для всіх різновидів порід характерна висока густина - найбільша для олівінітів і дунітів, дещо менша для перидотитів і піроксенітів. При загальній залежності густини від утримання SiO₂дуже велике значення має залізність мінералів у рядах піроксенів і олівінів.

Більшість масивів гіпербазитів піддано процесу серпентинізації, розвиненому в різній мірі. Більш типова слабка серпентинізація порід із збереженням високої густини (3,0-3,210³кг/м³). Встановлена і інтенсивна серпентинізація, що розвивається на значну глибину (більш 1 км), при якій відбувається пониження густини до 2,6-2,710³кг/м³.

Породи основного і середнього складу за вмістом мінералів, що утворюють породу, підрозділяються на різновиди, які характеризуються різноманітною густиною.

Залежність густини від утримання кольорових мінералів у групі середніх і особливо основних порід істотна, тому що кольорові мінерали, представлені роговою обманкою або піроксеном, помітно відрізняються за густиною від плагіоклазів, а в зв'язку з їх високим відсотковим вмістом (до 50 %) можливі великі варіації у значеннях.

Аномальну низьку густину для порід основного складу мають анортозити - істотно полевошпатові породи. Пояси і значні масиви анортозитів поширені в докембрійських складчастих областях і щитах (масивах).

Породи кислого складу за вмістом мінералів і густиною підрозділяються на більш вузькі групи.

Інтрузивні комплекси порід, які утворюються в процесі магматичної диференціації як багатофазні інтрузії, супроводжуються закономірною зміною густини. Густина зменшується від фази до фази зі зменшенням основності порід. Незалежно від основності і густини порід першої фази породи останньої фази кожного комплексу мають найбільше кислий (нормальний або лужний) склад і густину 2,57- 2,60, рідше 2,6210³кг/м³.

Густинна характеристика інтрузивних комплексів залишається в більшості випадків постійною в межах складчастої області і відрізняється від щільнісної характеристики інших комплексів.

Густиннна характеристика інтрузивних комплексів різноманітних складчастих областей є витриманою для типових формацій різних стадій тектоно-магматичного циклу.

Підвищена густина характерна для формацій ранньої стадії, середня - для формацій середньої стадії і знижена - для типових формацій пізньої стадії. У платформних формаціях густина порід знову зростає.

Рисунок 2.4 Межі зміни густини середніх типів ефузивних порід (в порівнянні з інтрузивними)

Широкий діапазон зміни густини ефузивних порід близького мінералогічного складу зумовлений: 1) розходженням початкової структури і текстури;2)наступним діагенезом. При швидкому охолодженні лав і значній кількості газів утворюються пористі текстури (пемзові, пухирчасті, миндалекам’яні й ін.) і скловидні структури. При більш повільному охолодженні скло встигає розкристалізуватися, і породи стають кристалічними. Різноманітні структури і текстури порід можуть спостерігатися в одному лавовому потоці (у різноманітних його частинах), що призводить до великої неоднорідності порід за густиною.

У цілому для густини ефузивних порід різноманітного складу і віку характерна значна диференціація.

Таблиця 2.4

Густина (в кг/м³) ефузивних порід

Порода	ср103	min-max103
Ліпарит пемзовий:	2,10	1,90-2,20
миндалекам’яний	2,30	2,15-2,45
масивний	2,50	2,40-2,60
Порфір кварцовий	2,60	2,55-2,65
Андезит пемзовий:	2,10	1,90-2,20
миндалекам’яний	2,35	2,15-2,50
масивний	2,60	2,45-2,65
Порфірит андезитовий	2,75	2,60-2,80
Кератофір, альбітофір	2,65	2,60-2,70
Базальт пемзовий:	2,10	2,00-2,15
бульбашковий	2,30	2,10-2,45
миндалекам’яний	2,50	2,40-2,60
масивний	2,75	2,60-2,80
Діабаз	2,85	2,75-3,10
Меймечит	2,90	2,90-3,00
Примітка. Число виміряних зразків кожної породи – більше декількох сотень

Встановлюється чітка залежність між густиною і складом палеотипних ефузивів і підвищення густини від молодих до древніх.