Гравітаційні властивості

Гравітаційні властивостігірських порід проявляються в результаті дії гравітаційного поля Землі. Їх можна розділити на дві групи:

а) власне гравітаційні;

б) структурні.

До гравітаційних властивостей відносять питому g₀ і об’ємнуg вагу порід, до структурних – їх питому масуабо мінералогічну густинуr₀ і густину (об’ємну масу) r, абсолютну П і відкриту пористість П_0.

Таблиця 6.1 – Класифікація фізичних властивостей гірських порід

Питома вага – це вага одиниці об’єму твердої фази (скелету) породи:

(6.1)

де G_т і V_т – вага і об’єм твердої фази зразка гірської породи відповідно.

Значення питомої ваги гірських порід залежить від питомої ваги породоутворюючих мінералів і змінюється в межах (2,5 – 5)×10⁵ Н/м³.

Об’ємною вагою називають відношення ваги основних агрегатних фаз породи (твердої, рідкої, газоподібної) до об’єму, який вони займають:

(6.2)

де G – вага агрегатних фаз породи;

V – об’єм, який ці фази займають.

Іншими словами, об’ємна вага − це вага одиниці об’єму гірської породи в природних умовах. Об’ємна вага – це найуживаніша густинна характеристика гірських порід, котра залежить від їх складу і структури. Вона завжди менша за питому вагу і лише для дуже щільних порід може наближатися до неї. Об’ємна вага g пов’язана з питомою вагою g₀ і пористістю П породи при поновному насиченні пор рідиною співвідношенням

,

де П − абсолютна пористість породи в частках одиниці;

g_р − питома вага рідини в порах.

Питома маса – це відношення маси твердої фази гірської породи до об’єму твердої фази:

(6.3)

де m_т і V_т – маса і об’єм твердої фази зразка гірської породи.

Об’ємна маса (густина)гірської породи визначається як маса одиниці її об’єму (твердої, рідкої, газоподібної фаз, що є складовими частинами породи), тобто

(6.4)

де m – вага агрегатних фаз породи;

V – об’єм, який ці фази займають.

Питому масу і густину породи можна виразити через її питому і об’ємну вагу:

(6.5)

де g – прискорення сили тяжіння.

На відміну від питомої і об’ємної ваги густина є параметром речовини у строгому фізичному змісті.

Найбільшу густину мають масивно-кристалічні вивержені породи, найменшу – осадові і деякі ефузивні (вулканічні туфи, пемзи). В цілому густина гірських порі змінюється в межах (2350–7600) кг/м³.

Під пористістю гірської породи розуміють сумарний відносний об’єм наявних в ній пустот (пор).

Сумарний відносний об’єм відкритих (з’єднаних між собою) пор характеризує відкритупористість П₀ гірської породи. Сумарний відносний об’єм закритих (замкнутих) пустот називають закритою або ізольованою пористістю П_І. Пористість, якою визначається рух в породі рідин і газів, називають ефективною пористістюП_Е. Загальнаабо абсолютнапористість П визначається сукупністю відкритих і закритих пор.

За розміром пори розділюють на три класи: над капілярні (>0,1 мм), капілярні (0,0002¸0,1 мм), субкапілярні (<0,0002 мм).

Пористість визначають у процентах, відносячи об’єм певного типу пор v до загального об’єму породи V:

. (6.6)

Пористість гірських порід змінюється в широких межах, від часток процента до 90 % і більше. Розрізняють породи з пористістю низькою (<5%), зниженою (5–10 %), середньою (10–15 %), підвищеною (15–20 %) і високою (>20 %).