1.3 Плотность горных пород

1.3.1 Плотность осадочных пород

Плотность песчанистых, алевролитовых и глинистых пород изменяется от 1,6 до 2,8 г/см³. Величина плотности этой группы осадочных пород очень сильно зависит от их пористости и в меньшей степени от их минерального состава.

Плотность и пористость песчано-алевролитовых и глинистых пород связаны линейной зависимостью: плотность возрастает с уменьшением пористости. Естественно, что плотность газонасыщенных пород больше зависит от пористости, чем водонасыщенных. Поскольку пористость обломочных пород зависит от их минерального состава, формы обломков и их отсортированности, то и на плотность очень влияют эти факторы. Так как пористость в значительной степени уменьшается с ростом давления, то и плотность пористых пород (особенно, глин) повышается с увеличением глубины. Например, на глубине 182 м плотность глинистых сланцев олигоцена составляет 2,0 г/см³, а на глубине 1859 м – до 2,52 г/см³.

Плотность карбонатных пород изменяется в широких пределах и также значительно зависит от пористости. Например, наименьшую плотность (1,53 г/см³) имеют мел, ракушечник и водогазонасыщенные известняки. Глубокозалегающие и неразрушенные известняки характеризуются плотностью до 3,0 г/см³, доломиты с плотно-кристаллической структурой, содержащие тяжелые минералы (пирит, например) – самой высокой плотностью среди карбонатных пород – 3,04 г/см³. Чаще всего плотность известняков составляет 2,4–2,7 г/см³.

Широкие пределы изменения плотности в рамках даже одной литологической разности свидетельствуют о необходимости выделения более дробных петроплотностных групп. Например, по плотности среди песчаников можно выделить группы песчаников от рыхлых до сильносцементированных. Группа известняков может вмещать 45 разностей от известняка рыхлого с плотностью 1,8–2,25 г/см³ до известняка кристаллического с плотностью 2,7–3,0 г/см³.

Гидрохимические осадки, различающиеся по мине­ральному составу, имеют также разную плотность. Например, плотность ангидрита 2,9 г/см³, гипса 2,3 г/см³ и каменной соли 2,1 г/см³. Галит характеризуется очень выдержанной плотностью (2,12–2,22 г/см³), что обусловливает эффективное применение гравиразведки при поисках соляных куполов и структур, над которыми образуются локальные минимумы силы тяжести.

Осадочные породы складчатых регионов отличаются от пород платформенного чехла более высокой минеральной плотностью, почти вдвое меньшей пористостью и более высокой плотностью.

Плотность ископаемых углей (0,82,0 г/см³) и торфа (0,72 г/см³) ниже плотности пород осадочного комплекса. На плотности углей сильно сказывается степень метаморфизма: плотность лигнита 0,81,23 г/см³, плотность антрацита 1,42,0 г/см³.

Таблица 1.2 –Плотность (в г/см³) осадочных горных пород

Порода	Наиболее часто встречающееся значение	min–max	Порода	Наиболее часто встречающееся значение	min–max
Глина	2,2–2,5	1,21–2,8	Известняк	2,4–2,6	1,8–2,9
Аргиллит	2,3–2,4	1,7–2,9	Доломит	2,5–2,6	1,9–3,0
Песок	1,5–1,7	1,3–2,0	Соль	2,15	2,1–2,3
Алевролит	2,1–2,5	1,8–2,6	Гипс	2,4–2,5	2,1–2,5
Песчаник	2,1–2,4	2,0–2,9	Ангидрит	2,6–2,8	2,4–2,9
Мергель	2,2–2,4	1,5–2,8	Почва	2,1–2,2	1,5–2,4