כיצד למצוא את צפיפות הסלע

סלעים מגיעים במגוון צורות, גדלים וקומפוזיציות. סלעי משקע, דלקתיים ומטמורפיים מתייחסים זה לזה כשלבים שונים במעגל הסלע. הבחנה בין סוג סלע אחד לאחר תלויה לעיתים בהבדלים דקים במאפיינים. צפיפות, בשילוב עם תצפיות ובדיקות נוספות, מסייעת בזיהוי ובידול סלע אחד מהשני. מכיוון שצפיפות מודדת את היחס בין מסה לנפח, חישוב צפיפות מחייב מדידה מדויקת של מסה ונפח.

מציאת צפיפות הסלע מחייבת מדידת מסת הסלע בגרמים ונפחו בסנטימטרים מעוקבים. ערכים אלה משתלבים במשוואה:

כאשר D פירושו צפיפות, m מייצג מסה, ו- V מייצג נפח. הכנס את הערכים ופתור את הצפיפות. באופן כללי, מדידות הנפח משתמשות בתזוזת מים, תוך ניצול היחסים שמיליליטר מים אחד תופס סנטימטר מעוקב אחד של שטח.

הסלעים נעים בין אוסף גבישים של מינרל אחד לתערובות של מינרלים שונים. המינרלים עשויים להיות כולם מיקרוסקופיים, כולם מקרוסקופיים או תערובת של גבישים מיקרוסקופיים ומקרוסקופיים. המינרלים עשויים להיות מפוזרים באופן שווה דרך הסלע כולו, או שהם יכולים להיות מסודרים בשכבות או באשכולות. לדיוק, המדגם שנבדק חייב לכלול את כל מינרלי הסלע. כמו כן, המדגם לא אמור להיות בעל משטחים מזג אוויר. תהליך הבלייה משנה את המינרלוגיה המקורית, שמשנה גם את הצפיפות. לכן, כדי למדוד במדויק את הצפיפות הכוללת, דגימת הסלע שנבחרה חייבת לייצג את כל המינרלים באותו יחס כמו מסת הסלע הגדולה יותר. באופן כללי, גיאולוגים בוחרים דגימת יד, דגימת סלע בגודל אגרוף או בייסבול. דגימת סלע קטנה מאוד עשויה שלא לייצג את המינרולוגיה של כל מסת הסלע בעוד מדגם גדול מאוד מאתגר את היכולת למדוד במדויק מסת או נפח או את שניהם.

המושגים מסה ומשקל מבלבלים אנשים רבים. מסה מודדת את כמות החומר באובייקט ואילו המשקל מודד את משיכת כוח הכבידה על המסה. הבלבול נוצר מכיוון שכדור הארץ משיכת הכבידה שווה ל -1, כך שהמסה והמשקל נבדלים רק בכמויות זעירות, המושפעות מגובה ומסלעים מסיביים הבסיסיים.

מדידת מסה במדויק דורשת סולם איזון. מאזניים אלקטרוניים, מאזניים משולשים או מאזני איזון אחרים מודדים את המסה. מאזני משקל בסיסיים כמו מאזני אמבטיה בדרך כלל אינם מספקים את הדיוק הדרוש למציאת מסה. לכל קנה מידה מסיבי כיוונים ספציפיים, אך הטכניקה הכללית קובעת את קנה המידה לאזן, מניחה את הסלע על המחבת, מאזנת את קנה המידה ואז קוראת ישירות את המסה של הדגימה. בעת מדידת המסה, רשום את היחידות בגרמים.

נפח, בפשטות, מודד את החלל שתופס אובייקט. מציאת נפח הצורות הגיאומטריות הרגילות כמו כדורים, קוביות ותיבות משתמשת בנוסחה מבוססת. סלעים לעתים רחוקות מגיעים בצורות גיאומטריות, למרבה הצער. מציאת נפח דורשת אפוא טכניקה מיוחדת. ארכימדס גילה תזוזת מים, ומציאת נפח באמצעות תזוזת מים דורשת מעט מחשבה ומגע של זריזות. כמו כן, זכרו כי סנטימטר מעוקב אחד של מים שווה למיליליטר מים אחד.

עקירת מים פירושה שאובייקט המונח במים מעביר נפח מים השווה לנפח האובייקט. לדוגמא, אובייקט בנפח 5 ס"מ מעוקב במיכל מים יעקוף 5 מיליליטר מים. אם למיכל יש מדידות, קריאה ראשונית של 10 מיליליטר מים תשתנה ל 15 מיליליטר לאחר שהאובייקט 5 ס"מ מעובד למים.

מציאת נפח באמצעות תזוזת מים מחייבת הצבת דגימת הסלע במיכל עם סימני נפח מדודים, כמו כוס מדידה. לפני הוספת הסלע, הניחו מספיק מים בכוס, כך שהסלע יהיה שקוע לחלוטין. מדוד את נפח המים. הוסף את הסלע, וודא שאף בועות לא נדבקות לסלע. מדוד את נפח המים שנוצר. מחסרים את הנפח הראשוני, מים בלבד, מהסופי, מים וסלע, בכדי למצוא את נפח הסלע. לכן, אם נפח המים הראשוני הוא 30 מיליליטר ונפח המים הסופי בתוספת סלע הוא 45 מיליליטר, נפח הסלע לבדו הוא 45-30 = 15 מיליליטר, או 15 סנטימטרים מעוקבים. כמובן שמספרים בטבע, כמו הסלע, ככל הנראה לא יהיו מספרים שווים.

אם הסלע לא יתאים לכוס מדידה, השתמש במיכל גדול מספיק כדי להטביע את הסלע. הניחו את המיכל במגש. מלא את המיכל מלא לחלוטין במים. בזהירות, בלי שום גלים או התזה, החלק את הסלע למים. כל המים שנשפכו מהמיכל חייבים להילקח במגש הבסיסי. הסר בזהירות את המיכל מהמגש מבלי לשפוך בטעות עוד מים למגש. מדוד את המים שנשפכו בכוונה במגש כדי לקבוע את נפח הסלע. כמות המים שנעקרה מהמיכל על ידי הסלע ונלכדת במגש שווה לנפח הסלע.

• כמה סלעי משקע, כמו אבן חול, מתפרקים כשהם שקועים במים. שיטה מקובלת להפסקת השפלה זו לדוגמא משתמשת בשכבות שעווה דקות כדי להגן על המדגם. טבלו את הדגימה מספר פעמים בשעווה מומסת, והניחו לשעווה להתקרר מעט בין השכבה. תן לשעווה להתקרר לחלוטין ואז מצא את מסת הסלע עם ציפוי השעווה. הפחיתו את המסה המעטפת שעווה מהמסה הסלעית בלבד כדי למצוא את מסת השעווה. השתמש בשיטת תזוזת המים כדי למצוא את הנפח הכולל. השתמש בנוסחת הצפיפות (צפיפות שעוות פרפין נעה בין 0.88 ל 0.92) כדי למצוא את נפח השעווה. הפחת את נפח השעווה מהנפח הכולל שנמדד כדי למצוא את נפח דגימת הסלע.

חישוב צפיפות ממסה ונפח דורש נוסחה פשוטה: צפיפות שווה מסה חלקי נפח. לכן, אם מסת הסלע הנמדדת שווה 984.2 גרם והנפח הנמדד שווה 382.9 מיליליטר, השימוש בנוסחה נותן את המשוואה:

מראה צפיפות המדגם שווה 2.57 גרם לסנטימטר מעוקב.