Le rocce sono disponibili in una varietà di forme, dimensioni e composizioni. Le rocce sedimentarie, ignee e metamorfiche si relazionano tra loro come diverse fasi del ciclo roccioso. La differenziazione di un tipo di roccia da un altro a volte dipende da sottili differenze nelle caratteristiche. La densità, combinata con osservazioni e test aggiuntivi, aiuta a identificare e differenziare una roccia dall'altra. Poiché la densità misura il rapporto tra massa e volume, il calcolo della densità richiede una misurazione accurata di massa e volume.
Trovare la densità di una roccia richiede di misurare la massa della roccia in grammi e il volume in centimetri cubi. Questi valori rientrano nell'equazione:
D=\frac{m}{V}
dove D significa densità, m rappresenta la massa e V rappresenta il volume. Inserisci i valori e risolvi per la densità. In generale, le misurazioni del volume utilizzano lo spostamento dell'acqua, sfruttando la relazione che un millilitro d'acqua occupa un centimetro cubo di spazio.
Selezione del campione
Le rocce vanno da un insieme di cristalli di un minerale a miscele di diversi minerali. I minerali possono essere tutti microscopici, tutti macroscopici o una miscela di cristalli microscopici e macroscopici. I minerali possono essere distribuiti uniformemente attraverso l'intera roccia oppure possono essere disposti in strati o ammassi. Per la precisione, il campione testato deve includere tutti i minerali della roccia. Inoltre, il campione non dovrebbe avere superfici alterate. Il processo di invecchiamento modifica la mineralogia originale, che cambia anche la densità. Quindi, per misurare con precisione la densità complessiva, il campione di roccia selezionato deve rappresentare tutti i minerali nello stesso rapporto della massa rocciosa più grande. In generale, i geologi selezionano un campione di mano, un campione di roccia delle dimensioni di un pugno o una palla da baseball. Un campione di roccia molto piccolo potrebbe non rappresentare la mineralogia dell'intera massa rocciosa, mentre un campione molto grande sfida la capacità di misurare con precisione la massa o il volume o entrambi.
Misurazione della massa
I concetti di massa e peso confondono molte persone. La massa misura la quantità di materia in un oggetto mentre il peso misura l'attrazione di gravità su una massa. La confusione sorge perché sulla Terra l'attrazione gravitazionale è uguale a 1, quindi massa e peso differiscono solo per piccole quantità, influenzate dall'elevazione e dalle rocce massicce sottostanti.
La misurazione accurata della massa richiede una bilancia. Le bilance elettroniche, le bilance a triplo raggio o altre bilance misurano la massa. Le bilance di base come le bilance da bagno generalmente non forniscono la precisione necessaria per trovare la massa. Ogni scala di massa ha direzioni specifiche, ma la tecnica generale imposta la scala per bilanciare a zero, posiziona la roccia sul piatto, bilancia la scala, quindi legge direttamente la massa del campione. Quando si misura la massa, registrare le unità in grammi.
Misurazione del volume
Il volume, molto semplicemente, misura lo spazio occupato da un oggetto. Trovare il volume di forme geometriche regolari come sfere, cubi e scatole utilizza una formula stabilita. Sfortunatamente, le rocce raramente hanno forme geometriche. Trovare il volume richiede quindi una tecnica speciale. Archimede scoprì lo spostamento dell'acqua e trovare il volume usando lo spostamento dell'acqua richiede un po' di pensiero e un tocco di destrezza. Inoltre, ricorda che un centimetro cubo d'acqua equivale a un millilitro d'acqua.
Spostamento dell'acqua significa che un oggetto posto in acqua sposta un volume d'acqua pari al volume dell'oggetto. Ad esempio, un oggetto con un volume di 5 centimetri cubi immerso in un contenitore d'acqua sposterà 5 millilitri di acqua. Se il contenitore ha misurazioni, una lettura iniziale di 10 millilitri di acqua cambierà in 15 millilitri dopo che l'oggetto di 5 centimetri cubi è immerso nell'acqua.
Trovare il volume attraverso lo spostamento dell'acqua richiede di posizionare il campione di roccia in un contenitore con segni di volume misurati, come un misurino. Prima di aggiungere la roccia, metti abbastanza acqua nella tazza, così la roccia sarà completamente sommersa. Misurare il volume dell'acqua. Aggiungi la roccia, assicurandoti che non ci siano bolle attaccate alla roccia. Misurare il volume d'acqua risultante. Sottrai il volume iniziale, solo acqua, dal volume finale, acqua e roccia, per trovare il volume della roccia. Quindi, se il volume d'acqua iniziale è 30 millilitri e il volume finale di acqua più roccia è 45 millilitri, il volume della roccia da sola è 45-30=15 millilitri, o 15 centimetri cubi. Naturalmente, i numeri in natura, come la roccia, probabilmente non saranno numeri pari.
Se la roccia non si adatta a un misurino, usa un contenitore abbastanza grande da sommergere la roccia. Metti il contenitore in un vassoio. Riempi il contenitore completamente pieno d'acqua. Con cautela, senza onde o spruzzi, fai scivolare la roccia nell'acqua. Tutta l'acqua versata dal contenitore deve essere raccolta nella vaschetta sottostante. Rimuovere con molta attenzione il contenitore dal vassoio senza versare accidentalmente altra acqua nel vassoio. Misurare l'acqua versata intenzionalmente nel vassoio per determinare il volume della roccia. La quantità di acqua spostata dal contenitore dalla roccia e catturata nel vassoio è uguale al volume della roccia.
Avvertenze
Alcune rocce sedimentarie, come l'arenaria, si disintegrano quando vengono immerse nell'acqua. Un metodo accettato per fermare questa degradazione del campione utilizza strati sottili di cera per proteggere il campione. Immergere più volte il campione nella cera fusa, lasciando raffreddare leggermente la cera tra gli strati. Lascia raffreddare completamente la cera, quindi trova la massa della roccia con il rivestimento in cera. Sottrai la massa racchiusa dalla cera dalla massa di sola roccia per trovare la massa della cera. Usa il metodo dello spostamento dell'acqua per trovare il volume totale. Utilizzare la formula della densità (la densità della cera di paraffina varia da 0,88 a 0,92) per trovare il volume della cera. Sottrarre il volume di cera dal volume totale misurato per trovare il volume del campione di roccia.
Calcolo della densità
Il calcolo della densità da massa e volume richiede una formula semplice: la densità è uguale alla massa divisa per il volume. Quindi, se la massa rocciosa misurata è uguale a 984,2 grammi e il volume misurato è uguale a 382,9 millilitri, utilizzando la formula si ottiene l'equazione:
D=\frac{984.2}{382.9}=2.57
mostrando la densità del campione è pari a 2,57 grammi per centimetro cubo.