Hustotní parametry Hustota minerálů: D = m/V (rozměr kg.m-3 [SI], g.cm-3 [CGS]) hustota = specifická hmotnost = hmotnost objemové jednotky Horniny se skládají z pevné fáze (minerály), kapalné fáze (pórové vody), plynné fáze (plyn v pórech), proto více parametrů: Objemová hustota Do = mt / V Mineralogická hustota Dm = mt / Vt Pórovitost (celková, otevřená, efektívní) P = Vp / V Metody měření: Do , Dm , Po - metoda trojího vážení Dm - pyknometrická metoda mt - hmotnost pevné fáze Po - otevřená pórovitost Vt - objem pevné fáze V - celkový objem Vp - objem pórů Metoda trojího vážení Do = Dk Mt / (Mp - Mpv) Dm = Dk Mt / (Mt - Mpv) Po = 100 (Mp - Mt) / (Mp - Mpv) Dk - hustota kapaliny, Mt - hmotnost vzorku vysušeného do konstantní hmotnosti, Mp - hmotnost nasyceného vzorku, Mpv hmotnost nasyceného vzorku ponořeného v kapalině (lze jí stanovit jen mineralogickou hustotu) Dm = Dk (M2 - M1) / (M4 - M1 - M3 + M2) M1 - prázdný pyknometr M2 - pyknometr s vysušeným vzorkem M3 - pynometr se vzorkem a kapalinou M4 - pyknometr s kapalinou bez vzorku Dk - hustota referenční kapaliny Podmínka: vakuování vzorku a stejná teplota kapaliny během vážení Pyknometrická metoda Hustoty minerálů Hustoty minerálů 2 Hustotní stavba Země Hustotní skok na hranici pláště a jádra potvrzuje seismologie, ale existuje několik modelů k jeho vysvětlení Na hranici Moho je hustota svrchního pláště 3,3 g/cm3 Objemové hustoty hlubinných magmatických hornin (1) závisejí na minerálním složení, (2) u granitů a ultrabazik rostou obecně s bazicitou, (3) u granitů závisejí především na obsahu tmavých minerálů 1 2 3 4 5 6 7 1 granit 2 granodiorit 3 krem. diorit 4 diorit 5 gabro 6 pyroxenit 7 peridotit Do [g/cm3] Objemové hustoty granitů Objemová i mineralogická hustota granitů stoupá s přibývajícím množstvím slíd a amfibolu Hustoty granitů Českého masívu 1 Dm [g/cm3] Do [g/cm3] Hustoty granitů Českého masívu 2 Třebíčský durbachitový masív Hustoty magmatitů a metamorfitů Objemové hustoty bazických až ultrabazických hornin Do [g/cm3] Objemové hustoty vulkanických hornin - závisejí na složení, struktuře (sklovitá, pórovitá), stáří - jsou nižší než u intruzív stejného chemického složení, - jsou nižší u neovulkanitů než u paleovulkanitů (rekrystal., deform.) - u pórových láv nízké, nejvyšší u masívní, nejnižší u pemzové struktury, velmi tedy závisejí na pórovitosti Do [g/cm3] Hustoty metamorfovaných hornin progresívní regionální metamorfóza: přizpůsobování minerálního složení podmínkám vzniku podobně jako u principu minerální facie Graf : objemové hustoty ortometamorfity parametamorfity v ČR bazické ortometamorfity kyselé Hustoty metamorfitů Českého masívu Dm [g/cm3] Hustoty metabazitů pyroxenit harzburgit dunit - Dm Hustoty eklogitů ČM SAX-saxothuringikum, MOLD-moldanubikum, KH- kutnohorské krystalinikum. MLC-mariánskolázeňský metabazitový komlpex ultrabazity karbonatizované serpentinity serpentinizované ultrabazity karbonatity serpentinity Hustoty ultrabazik – serpentinizace a karbonatizace Závislost Dm ultrabazik na obsahu vody Hustoty ultrametamorfitů ultrametamorfóza: hluboké přeměny jako metasomatóza, selektívní mobilizace za nízkých tlaků a vysokých teplot Hustoty dynamometamorfitů se mění, vliv mají texturní změny a přeměny minerálů, nárůst nebo pokles pórovitosti (mylonitizace, tektonické brekcie, fylonitizace) Hustoty autometamorfitů: 1. serpentinizace a amfibolitizace ultrabazik : hyperbazit (peridotit) -> sepentinizovaný hyperbazit >serpentinit -< karbonatizovaný serpentinit -< karbonatit - hustota nejdříve klesá a pak stoupá, 2. autometamorfóza granitů – sada procesů (albitizace mírně zvyšuje Dm, serpentinizace, kaolinizace – zvyšují značně pórovitost, fluoritizace, greisenizace zvyšují Dm) Hypergeneze (Do): zvětrávání, pokles objemové hustoty, růst pórovitosti Objemové hustoty usazených hornin - řídicí parametry: minerální složení, značná pórovitost a proto jsou nižší než u metamorfitů a intruzív. Klastické sedimenty: nízká hustota, karbonáty vyšší, závislost na diagenezi, hloubce a tektonice Autometamorfóza, hypergeneze Vysokoteplotní přeměny Migmatitizace - snižuje hustotu rul až k 2,65 g/cm3 – vliv živců a křemene Cordieritizace - snižuje hustotu rul až k 2,68 g/cm3 - vliv křemene a cordieritu Retrogrese eklogitů do granulitové a amfibolitové facie snižuje hustotu až ke 2, 80 z původních 3,30 -3,50 g/cm3 vznik plagioklasů, přeměna granátů a pyroxenů, vznik amfibolů a křemene Metasomatóza v okolí rudních ložisek Silicifikace - Do i Dm se přibližuje k hustotě křemene, zmenšuje se i pórovitost (póry se ucpávají) Kaolinizace, zjílovatění živců - klesá Dm a výrazně Do, zvyšuje se pórovitost Karbonatizace - v případě dolomitizace, ankeritizace a sideritizace stoupá s obsahem Fe a intenzitou procesu Do i Dm a klesá pórovitost (póry se ucpávají) Sericitizace - stoupá Dm, někdy i Do, ale pórovitost se obvykle zvětšuje Adularizace - přínos K, Na, nízkoteplotní živce. Snižuje se Dm, ale zmenšuje se i pórovitost (póry se ucpávají) Alkalická metasomatóza - přínos K, Na - jílové minerály, alkalické živce - Dm se snižuje Zrudnění - Do i Dm se podstatně zvyšují - viz hustoty rudních minerálů - v okolí rudních ložisek pyrit, pyrhotin, magnetit- aureoly okolo vulkanosedimentárních ložisek Póroitost granitů v tektonických zónách – karlovarský masív Pórovitost žul a greisenů cínoveckého pně 1 2 1 - alterované albitcinvalditové granity 2 - greiseny Po Dm Hustoty sedimentů Řídicí parametry: minerální složení a významně se podílí pórovitost Objemové hustoty jsou zpravidla nižší než u metamorfitů a hlubinných magmatitů, neplatí to pro železité slepence, dolomity, ankerity a siderity V pánvích existuje závislost na diagenetickém zpevnění a hloubce, ale mocnost není rozhodující pro pórovitost příkrovových sekvencí Recentní nezpevněné sedimenty se vyznačují vysokou pórovitostí, až do 50 %, a nízkou Do. Velmi nízké hustoty, jsou charakteristické pro uhlí, diatomity a organogenní břidlice Pórovitost sedimentů Českého masívu psamity prachovce pelity Gradienty hustoty Do a pórovitosti neogénních hornin vrtu Sečovce Trockendichte - objemová hustota Korndichte - mineralogická hustota Hustota a pórovitost usazených hornin 1 Taranská plošina 1 jílovec 2 prachovec 3 pískovec 4 slínovec 5 vápenec P Do Dsw P – otevřená pórovitost Do - objemová hustota Dsw - hustota s póry nasycenými vodou, tj. odhad hustoty přirozené, Dn N – neogen, p -paleogen km Hustota a pórovitost usazených hornin 2 Ruská platforma 1 jílovec 2 prachovec 3 pískovec 4 slínovec 5 vápenec P Do Dsw P – pórovitost, Do – objemová hustota Dsw - hustota s póry nasycenými vodou Hloubka je v km ! C - karbon, D - devon km g/cm Bouguerova anomálie •Tíhové anomálie informují o hustotních nehomogenitách v kůře, velmi spolehlivě do cca 15 km hloubky. Indikace poskytují o geologické stavbě do hloubky cca 40 km. Pro geologické účely slouží anomálie Bouguerovy. • Negativní anomálie tvoří hlavně granity, migmatity a větší formace a struktury sedimentů. • Pozitivní anomálie působí bazické horniny a nepřeměněná ultrabazika. • Málo rozsáhlé jsou anomálie drobnějších zdrojů, např. uhelná ložiska, organické břidlice, soli, některé vulkanity (negativní) -rudní ložiska, siderity, karbonáty v sedimentárních jednotkách, bazické vulkanity,fylity, modré břidlice, některé ruly (pozitivní). •Tíže pro geologické účely se měří gravimetry. Registrují se anomálie v desítkách µm.s-2 , resp. v mgl. Výsledky se presentují v mapách Bouguerových anomálií. Pro ČR jsou v měřítku 1:50 000 uloženy v Geofondu České geologické služby. Gravimetrická mapa České republiky Krušnohorské tíhové minimum