كيف تجد كثافة صخرة

تأتي الصخور في مجموعة متنوعة من الأشكال والأحجام والتركيبات. ترتبط الصخور الرسوبية والبركانية والمتحولة ببعضها البعض كمراحل مختلفة في دورة الصخور. يعتمد التفريق بين نوع صخري وآخر في بعض الأحيان على اختلافات دقيقة في الخصائص. تساعد الكثافة ، جنبًا إلى جنب مع الملاحظات والاختبارات الإضافية ، في تحديد وتمييز صخرة عن أخرى. نظرًا لأن الكثافة تقيس نسبة الكتلة إلى الحجم ، فإن حساب الكثافة يتطلب قياسًا دقيقًا للكتلة والحجم.

يتطلب إيجاد كثافة الصخور قياس كتلة الصخر بالجرام والحجم بالسنتيمتر المكعب. هذه القيم تتناسب مع المعادلة:

حيث D تعني الكثافة ، و m تمثل الكتلة ، و V تمثل الحجم. أدخل القيم وحل من أجل الكثافة. بشكل عام ، تستخدم قياسات الحجم إزاحة الماء ، مع الاستفادة من العلاقة التي يشغلها مليلتر واحد من الماء سنتيمتر مكعب واحد من المساحة.

تتراوح الصخور من مجموعة بلورات من معدن واحد إلى خليط من معادن مختلفة. قد تكون جميع المعادن مجهرية أو عيانية أو خليط من البلورات المجهرية والعيانية. يمكن توزيع المعادن بالتساوي عبر الصخر بأكمله أو قد يتم ترتيبها في طبقات أو عناقيد. من أجل الدقة ، يجب أن تتضمن العينة المختبرة جميع معادن الصخور. أيضًا ، يجب ألا تحتوي العينة على أي أسطح مجوية. تعمل عملية التجوية على تغيير علم المعادن الأصلي ، والذي يغير أيضًا الكثافة. لذلك ، لقياس الكثافة الإجمالية بدقة ، يجب أن تمثل عينة الصخور المختارة جميع المعادن بنفس النسبة مثل كتلة الصخور الأكبر. بشكل عام ، يختار الجيولوجيون عينة يدوية ، عينة صخرية بحجم قبضة اليد أو لعبة البيسبول. قد لا تمثل عينة صخرية صغيرة جدًا علم المعادن للكتلة الصخرية بأكملها بينما تتحدى عينة كبيرة جدًا القدرة على قياس الكتلة أو الحجم بدقة أو كليهما.

تربك مفاهيم الكتلة والوزن الكثير من الناس. تقيس الكتلة كمية المادة في جسم ما بينما يقيس الوزن قوة الجاذبية على الكتلة. ينشأ الالتباس لأن قوة الجاذبية على الأرض تساوي 1 ، لذلك تختلف الكتلة والوزن فقط بكميات صغيرة ، تتأثر بالارتفاع والصخور الهائلة الكامنة وراءها.

يتطلب قياس الكتلة بدقة مقياس توازن. الموازين الإلكترونية أو الموازين ثلاثية الشعاع أو موازين أخرى لقياس الكتلة. لا توفر مقاييس الوزن الأساسية مثل موازين الحمام عمومًا الدقة اللازمة لإيجاد الكتلة. كل مقياس جماعي له اتجاهات محددة ، لكن الأسلوب العام يحدد المقياس ليوازن عند الصفر ، ويضع الصخرة على المقلاة ، ويوازن المقياس ، ثم يقرأ كتلة العينة مباشرةً. عند قياس الكتلة ، سجل الوحدات بالجرام.

الحجم ، بكل بساطة ، يقيس المساحة التي يشغلها الجسم. البحث عن حجم الأشكال الهندسية العادية مثل الكرات والمكعبات والصناديق يستخدم الصيغة المحددة. نادرًا ما تأتي الصخور بأشكال هندسية ، لسوء الحظ. لذلك يتطلب إيجاد الحجم تقنية خاصة. اكتشف أرخميدس إزاحة الماء ، وإيجاد الحجم باستخدام إزاحة الماء يتطلب القليل من التفكير ولمسة من البراعة. تذكر أيضًا أن سنتيمترًا مكعبًا واحدًا من الماء يساوي مليلترًا واحدًا من الماء.

يعني إزاحة الماء أن الجسم الذي يتم وضعه في الماء يزيح حجمًا من الماء يساوي حجم الجسم. على سبيل المثال ، كائن بحجم 5 سنتيمترات مكعبة مغمورة في وعاء من الماء سيزيل 5 ملليلتر من الماء. إذا كانت الحاوية تحتوي على قياسات ، فإن القراءة الأولية لـ 10 ملليلتر من الماء ستتغير إلى 15 ملليلترًا بعد غمر الجسم 5 سنتيمترات مكعبة في الماء.

يتطلب إيجاد الحجم من خلال إزاحة الماء وضع عينة الصخور في وعاء بعلامات الحجم المقاسة ، مثل كوب القياس. قبل إضافة الصخرة ، ضع كمية كافية من الماء في الكوب حتى تغمر الصخور تمامًا. قس حجم الماء. أضف الصخرة ، وتأكد من عدم التصاق الفقاعات بالصخرة. قياس حجم الماء الناتج. اطرح الحجم الأولي ، الماء فقط ، من الحجم النهائي ، الماء والصخور ، لإيجاد حجم الصخرة. لذا ، إذا كان حجم الماء الأولي 30 مليلترًا وكان الحجم النهائي للماء زائد الصخر 45 مليلترًا ، فإن حجم الصخر وحده هو 45-30 = 15 مليلترًا ، أو 15 سم مكعبًا. بالطبع ، من المحتمل ألا تكون الأرقام في الطبيعة ، مثل الصخرة ، أرقامًا زوجية.

إذا كانت الصخرة لا تناسب كوب القياس ، فاستخدم وعاءًا كبيرًا بما يكفي لغمر الصخر. ضع الحاوية في صينية. املأ الحاوية بالكامل بالماء. حرك الصخرة في الماء بحذر وبدون أي موجات أو تناثر. يجب التقاط كل الماء المنسكب من الحاوية في الدرج السفلي. قم بإزالة الحاوية بحذر شديد من الدرج دون انسكاب المزيد من الماء عن طريق الخطأ. قم بقياس الماء المنسكب عن عمد في الدرج لتحديد حجم الصخر. كمية الماء التي أزاحتها الصخور من الحاوية وتم التقاطها في الدرج تساوي حجم الصخرة.

• تتفكك بعض الصخور الرسوبية ، مثل الحجر الرملي ، عند غمرها في الماء. الطريقة المقبولة لوقف تدهور العينة تستخدم طبقات رقيقة من الشمع لحماية العينة. اغمس العينة عدة مرات في الشمع المذاب ، اترك الشمع يبرد قليلاً بين الطبقات. دع الشمع يبرد تمامًا ، ثم ابحث عن كتلة الصخر بطلاء الشمع. اطرح الكتلة المغطاة بالشمع من الكتلة الصخرية فقط لإيجاد كتلة الشمع. استخدم طريقة إزاحة الماء لإيجاد الحجم الكلي. استخدم معادلة الكثافة (تتراوح كثافة شمع البارافين من 0.88 إلى 0.92) لإيجاد حجم الشمع. اطرح حجم الشمع من الحجم الكلي المقاس لإيجاد حجم عينة الصخور.

يتطلب حساب الكثافة من الكتلة والحجم معادلة بسيطة: الكثافة تساوي الكتلة مقسومة على الحجم. لذلك ، إذا كانت كتلة الصخور المقاسة تساوي 984.2 جرامًا وكان الحجم المقاس 382.9 ملليلترًا ، فإن استخدام الصيغة يعطي المعادلة:

تبين أن كثافة العينة تساوي 2.57 جرام لكل سنتيمتر مكعب.