ÚvodNa rozdíl od jiných fyzikálních vlastností jsou si hustoty nejběžnějších horninotvorných minerálů pozoruhodně blízké. Skutečné hustoty čistých, suchých geologických materiálů se pohybují od 880 kg/m3 u ledu (a téměř 0 kg/m3 u vzduchu) až po více než 8000 kg/m3 u některých vzácných minerálů. Hustota hornin se obecně pohybuje mezi 1600 kg/m3 (sedimenty) a 3500 kg/m3 (gabro). Tabulky hustot geologických materiálů jsou uvedeny ve většině učebnic, ale jednoduchost tabulky skrývá široký rozsah hodnot, které může většina skutečných materiálů vykazovat v terénu. Přesto je tabulka užitečná a tabulka 2.1 z PV Sharma, 1997 (viz strana s odkazy) je uvedena vpravo. V praxi jsou objemové hustoty (hustota celého objemu materiálu včetně dutého prostoru) často řízeny spíše pórovitostí, stupněm cementace a promícháním materiálů než minerálním složením. Následující obrázek (Grant a West, 1965) zdůrazňuje náročnost interpretace geologického materiálu na základě měření hustoty vzhledem k širokému rozpětí překrývajících se hodnot, které materiály vykazují.
|
 |
Je důležité připomenout rozdíl mezi hmotností, hustotou a hmotností. Hustota je fyzikální vlastnost – je to hmotnost (kilogramy) na jednotku objemu. Hmotnost je síla, kterou tato hmotnost působí v přítomnosti gravitačního pole. Vaše hmotnost na Měsíci je 1/6 vaší hmotnosti na Zemi, ale vaše hmotnost (a hustota) je stejná, ať jste kdekoli.
Pórovitost
Vliv hustoty na pórovitost se řídí směšovacím zákonem, který je popsán následně. Proto měření objemové hustoty vzorku může poskytnout odhad pórovitosti, pokud jsou známy složky objemového vzorku. Pórovitost, 
, je zlomkový objem pórů v hornině (například černá zóna v příčném řezu sedimentární horninou vpravo). Celková hmotnost objemu horniny, VT, se skládá z hmotnosti pórové tekutiny o hustotě df a hmotnosti minerálů matrice o hustotě dma. Naměřená hustota je objemová hustota db. Celková hmotnost je pak následující:
Celková hmotnost = VT db =
Máme tedy vzorec udávající směšovací zákon pro hustotu, který představuje objemovou hustotu z hlediska pórovitosti, hustoty pórové tekutiny a hustoty matrice:
db =
Přeuspořádáním výrazů lze pórovitost reprezentovat následujícím způsobem:
Pokud je znám typ horniny matrice i typ kapaliny, lze pórovitost odhadnout z měření hustoty. To se běžně provádí ve vrtech, kde mohou hustoměry poskytnout přesné odhady objemové hustoty db. Je to možné také v případě, že jsou k dispozici vzorky jader, i když je třeba dbát na zjištění skutečné hustoty bez zkreslení z poškozených jader.
Poznámky
- Většina hornin tvořících zemskou kůru má hustotu mezi 2,6 a 2,7 g/cc.
- Některé základní vyvřelé horniny, které mají nejen velmi nízkou pórovitost, ale obsahují více mafických minerálů bohatých na železo než jejich protějšky ve svrchní části zemské kůry, mají hustotu v rozmezí 2,6 až 2,7 g/cc.8 až 3,0 g/cc; některé exotické horniny hlubinného původu mají denzitu až 3,4 (např. eklogit).
- Relativně husté jsou rudní minerály, oxidy a sulfidy různých kovů (viz tabulka výše).
- Jíly mají obecně hustotu mezi 1,6 a 2,6 g/cm3. Obsah jílu v půdě má významný vliv na její hustotu.
- Sůl je v sedimentárních horninách zvláště zajímavá, protože má nízkou hustotu (2,2 g/cc), ale má poměrně vysoký objemový modul, což jí dává relativně vysokou seismickou rychlost (rychlost akustických signálů v hornině). Proto jsou gravitační průzkumy vynikajícím doplňkem seismických prací při průzkumu ropných produktů.
- Kromě případů, kdy jsou přítomny soli nebo rudné minerály, hustotní kontrasty mezi hostitelským a „cílovým“ materiálem, s nimiž se setkáváme při gravitačních průzkumech zemské kůry, zřídkakdy přesahují 0,250 g/cc.
- Kontrasty jsou vyšší u mělkých materiálů. Z tohoto důvodu, v kombinaci s blízkostí míst měření k cílům, jsou gravitační metody užitečné pro mapování tloušťky nadloží. Gravitace je také často velmi účinná při identifikaci a mapování dutin, jako jsou závrty, jeskyně v krasových útvarech atd.
Tyto poznámky byly upraveny a doplněny z podobné stránky na webových stránkách Berkeley Course in Applied Geophysics.