خطوات الاستخدام
الخطوة 1: قياس كتلة الصخرة بدقة باستخدام ميزان رقمي. سجل الكتلة بالجرام (g). تأكد من معايرة الميزان قبل الاستخدام للحصول على نتائج دقيقة. كثافة الصخر تعتمد على كتلته وحجمه، لذا فالكتلة هي المدخل الأول.
الخطوة 2: قياس حجم الصخرة. إذا كانت الصخرة منتظمة الشكل (مكعبة، كروية، إسطوانية)، استخدم الأبعاد الهندسية لحساب الحجم. مثلاً، لمكعب طول ضلعه a يكون الحجم V = a³. إذا كانت غير منتظمة، استخدم طريقة إزاحة الماء: ضع كمية معروفة من الماء في مخبار مدرج، ثم اغمر الصخرة بالكامل، وسجل ارتفاع الماء الجديد. الفرق هو حجم الصخرة بالسنتيمتر المكعب (cm³). هذه الطريقة دقيقة ومناسبة للصخور المسامية.
الخطوة 3: تطبيق قانون الكثافة: ρ = m / V، حيث ρ هي الكثافة (g/cm³)، m هي الكتلة (g)، V هو الحجم (cm³). اقسم الكتلة على الحجم. الناتج يمثل كثافة الصخرة. على سبيل المثال، إذا كانت الكتلة 250 g والحجم 100 cm³، فالكثافة 2.5 g/cm³. تذكر أن كثافة الصخور تتراوح عادة بين 2.0 و 3.0 g/cm³ للصخور الرسوبية و2.5 إلى 3.5 للنارية والمتحولة.
أمثلة محلولة
تطبيقات عملية على كثافة الصخور بخطوات الحل كاملة.
الحل
الحل: نستخدم قانون الكثافة ρ = m / V. الكتلة m = 300 g، الحجم V = 110 cm³. إذن ρ = 300 / 110 ≈ 2.727 g/cm³. الجرانيت الطبيعي تتراوح كثافته بين 2.65 و 2.75 g/cm³، لذا القيمة 2.73 تقع ضمن النطاق الطبيعي. هذا يشير إلى أن العينة قد تكون جرانيت صلب غير مسامي. يمكن استخدام هذه الطريقة في التمييز بين أنواع الصخور، فمثلاً البازلت ذو كثافة أعلى (2.9-3.3 g/cm³) والرخام أقل (2.5-2.8 g/cm³). تجدر الإشارة إلى أن المسامية تؤثر على الكثافة الظاهرية، فإذا كانت الصخرة مسامية قد تحتوي على فراغات هوائية تخفض الكثافة.
الحل
الحل: حجم الصخرة = الفرق في قراءة الماء = 680 مل - 500 مل = 180 مل. 1 مل = 1 سم³، إذن الحجم V = 180 cm³. الكتلة m = 450 g. الكثافة ρ = 450 / 180 = 2.5 g/cm³. هذه القيمة تشير إلى صخرة متوسطة الكثافة، ربما من الحجر الجيري أو الرخام. إذا كانت الصخرة تحتوي على مسام مفتوحة، فقد تمتص الماء أثناء الغمر مما يقلل من دقة القياس، لذا يفضل طلاء الصخرة بطبقة رقيقة من الشمع أو استخدام طريقة الوزن في الهواء والماء. في هذه الحالة، نستخدم مبدأ أرخميدس: كثافة الصخرة = (كتلتها في الهواء) / (الفرق بين الوزن في الهواء والوزن في الماء) × كثافة الماء (1 g/cm³). لكن هذا مثال بسيط على طريقة الإزاحة.