Cómo encontrar la densidad de una roca

Las rocas vienen en una variedad de formas, tamaños y composiciones. Las rocas sedimentarias, ígneas y metamórficas se relacionan entre sí como diferentes etapas del ciclo de las rocas. Diferenciar un tipo de roca de otro depende a veces de diferencias sutiles en las características. La densidad, combinada con observaciones y pruebas adicionales, ayuda a identificar y diferenciar una roca de otra. Dado que la densidad mide la relación entre masa y volumen, el cálculo de la densidad requiere medir con precisión la masa y el volumen.

Encontrar la densidad de una roca requiere medir la masa de la roca en gramos y el volumen en centímetros cúbicos. Estos valores encajan en la ecuación:

donde D significa densidad, m representa masa y V representa volumen. Inserte los valores y resuelva la densidad. En general, las mediciones de volumen utilizan el desplazamiento de agua, aprovechando la relación de que un mililitro de agua ocupa un centímetro cúbico de espacio.

Las rocas van desde una colección de cristales de un mineral hasta mezclas de diferentes minerales. Los minerales pueden ser todos microscópicos, todos macroscópicos o una mezcla de cristales microscópicos y macroscópicos. Los minerales se pueden distribuir uniformemente por toda la roca o se pueden organizar en capas o grupos. Para mayor precisión, la muestra analizada debe incluir todos los minerales de la roca. Además, la muestra no debe tener superficies desgastadas. El proceso de meteorización cambia la mineralogía original, lo que también cambia la densidad. Entonces, para medir con precisión la densidad general, la muestra de roca seleccionada debe representar todos los minerales en la misma proporción que la masa rocosa más grande. En general, los geólogos seleccionan un espécimen de mano, una muestra de roca del tamaño de un puño o una pelota de béisbol. Una muestra de roca muy pequeña podría no representar la mineralogía de toda la masa rocosa, mientras que una muestra muy grande desafía la capacidad de medir con precisión la masa, el volumen o ambos.

Los conceptos de masa y peso confunden a muchas personas. La masa mide la cantidad de materia en un objeto, mientras que el peso mide la fuerza de gravedad sobre una masa. La confusión surge porque en la Tierra la atracción gravitacional es igual a 1, por lo que la masa y el peso solo difieren en pequeñas cantidades, influenciadas por la elevación y las rocas masivas subyacentes.

Medir la masa con precisión requiere una balanza. Las balanzas electrónicas, las balanzas de triple haz u otras balanzas miden la masa. Las básculas de peso básicas como las básculas de baño generalmente no brindan la precisión necesaria para encontrar la masa. Cada escala de masa tiene direcciones específicas, pero la técnica general establece la escala para que se equilibre en cero, coloca la roca en la bandeja, equilibra la escala y luego lee directamente la masa de la muestra. Al medir la masa, registre las unidades en gramos.

El volumen, simplemente, mide el espacio que ocupa un objeto. Encontrar el volumen de formas geométricas regulares como esferas, cubos y cajas utiliza una fórmula establecida. Desafortunadamente, las rocas rara vez tienen formas geométricas. Por tanto, encontrar volumen requiere una técnica especial. Arquímedes descubrió el desplazamiento del agua, y encontrar el volumen mediante el desplazamiento del agua requiere un poco de pensamiento y un toque de destreza. Además, recuerde que un centímetro cúbico de agua equivale a un mililitro de agua.

El desplazamiento de agua significa que un objeto colocado en el agua desplaza un volumen de agua igual al volumen del objeto. Por ejemplo, un objeto con un volumen de 5 centímetros cúbicos sumergido en un recipiente con agua desplazará 5 mililitros de agua. Si el recipiente tiene medidas, una lectura inicial de 10 mililitros de agua cambiará a 15 mililitros después de que el objeto de 5 centímetros cúbicos se sumerja en el agua.

Encontrar el volumen a través del desplazamiento del agua requiere colocar la muestra de roca en un recipiente con marcas de volumen medido, como una taza medidora. Antes de agregar la roca, coloque suficiente agua en la taza, para que la roca quede completamente sumergida. Mide el volumen de agua. Agregue la piedra, asegurándose de que no se peguen burbujas a la piedra. Mide el volumen de agua resultante. Reste el volumen inicial, solo de agua, del volumen final, de agua y roca, para encontrar el volumen de la roca. Entonces, si el volumen de agua inicial es 30 mililitros y el volumen final de agua más roca es 45 mililitros, el volumen de la roca sola es 45-30 = 15 mililitros, o 15 centímetros cúbicos. Por supuesto, los números en la naturaleza, como la roca, probablemente no serán números pares.

Si la piedra no cabe en una taza medidora, use un recipiente lo suficientemente grande como para sumergir la piedra. Coloque el recipiente en una bandeja. Llene el recipiente completamente lleno de agua. Con cuidado, sin olas ni salpicaduras, deslice la roca en el agua. Toda el agua derramada del recipiente debe recogerse en la bandeja subyacente. Retire con mucho cuidado el recipiente de la bandeja sin derramar accidentalmente más agua en la bandeja. Mide el agua derramada intencionalmente en la bandeja para determinar el volumen de la roca. La cantidad de agua desplazada del recipiente por la roca y capturada en la bandeja es igual al volumen de la roca.

• Algunas rocas sedimentarias, como la arenisca, se desintegran cuando se sumergen en agua. Un método aceptado para detener esta degradación de la muestra utiliza capas delgadas de cera para proteger la muestra. Sumerja la muestra varias veces en cera derretida, dejando que la cera se enfríe ligeramente entre capas. Deje que la cera se enfríe por completo, luego busque la masa de la roca con la capa de cera. Reste la masa revestida de cera de la masa de solo roca para encontrar la masa de la cera. Utilice el método de desplazamiento de agua para encontrar el volumen total. Utilice la fórmula de densidad (la densidad de la cera de parafina varía de 0,88 a 0,92) para encontrar el volumen de la cera. Reste el volumen de cera del volumen total medido para encontrar el volumen de la muestra de roca.

Calcular la densidad a partir de la masa y el volumen requiere una fórmula simple: la densidad es igual a la masa dividida por el volumen. Entonces, si la masa rocosa medida es igual a 984.2 gramos y el volumen medido es igual a 382.9 mililitros, el uso de la fórmula da la ecuación:

que muestra la densidad de la muestra es igual a 2,57 gramos por centímetro cúbico.