物理性质

岩石的物理性质是有趣的和实用程序在很多工作领域，包括地质、岩石物理学、地球物理学、材料科学，地球化学，以及岩土工程．研究范围从分子和晶体到陆地研究地球和其他行星体。地质学家有兴趣用放射性年代测定法重建岩石的起源矿物存款;地震学家利用预先的物理或化学变化来预测地震;晶体学家们研究具有特殊光学或物理性质的矿物的合成;探索地球物理学家研究地下岩石物理性质的变化，从而可能发现石油和天然气等自然资源，地热能源、金属矿石;岩土工程师检查将要建造建筑物、水坝、隧道、桥梁和地下储存库等结构的材料的性质和性能;固态物理学家研究电子设备、计算机部件或高性能陶瓷材料的磁性、电性和机械性能;而且石油储层工程师们分析测井数据或在高架深钻井过程中测量到的响应温度而且压力．

因为岩石聚合对于矿物颗粒或晶体，它们的性质在很大程度上是由它们的各种性质所决定的组成矿物质。在岩石中，这些一般性质是通过对各种颗粒或晶体的相对性质(有时是方向)的平均来确定的。因此，一些各向异性的特性(也就是说,不同的方向)在亚微观或结晶尺度上是相当各向同性的岩石的大体积。许多属性也依赖于谷物或水晶大小、形状和填料排列、空隙空间的数量和分布、沉积岩中天然胶结物的存在、温度和压力，以及所含流体的类型和数量(例如,水，石油，天然气)。由于许多岩石在这些因素中表现出相当大的范围，因此指派代表性值对于特定的属性，通常使用统计变量来完成。

一些性质可能会有很大差异，这取决于是在原位(在地下)还是在地面上测量实验室在模拟条件下。电电阻率例如，它在很大程度上取决于原地岩石的流体含量和特定深度的温度条件。

密度

由于矿物学和孔隙度的差异，不同类型岩石的密度差异很大。地下岩石密度分布的知识有助于解释地下地质结构和岩石类型。

在严格的用法中，密度被定义为单位体积内物质的质量;然而，在一般用法中，它被认为是重量在特定温度下的样品的单位体积的空气中。重量是引力的作用施加在物体上(因此随位置而变化)，而质量(物体中物质的一种度量)是一种基本性质，无论在什么位置都是不变的。在岩石的常规密度测量中，由于重量和质量之间的差异导致的计算密度误差小于体积测量中引入的实验误差，因此我们认为样品的重量与质量是等价的。因此，密度通常是用重量而不是质量来确定的。密度应正确地以千克/立方米(kg/m)报告^3.)，但通常仍以克每立方厘米(g/cm)为单位^3.）.

与之密切相关的另一个属性密度是比重．如上所述，它被定义为在规定温度下的单位体积物质在空气中的重量或质量与相同温度下的单位体积蒸馏水在空气中的重量或质量之比。比重是无量纲的(也就是说,没有单位)。

的体积密度ρ是岩石的系数_B＝W_G/V_B,在那里W_G颗粒(沉积岩)或晶体(火成岩和变质岩)和天然水泥(如果有的话)的重量是多少V_B是颗粒或晶体的总体积加上空隙(孔隙)空间。如果孔隙空间是空的，则密度可以是干的，如果孔隙中充满流体，则密度可以是饱和的(例如,水)，这是更典型的地下(原位)情况。如果有孔隙流体存在方程。在哪里W_fl为孔隙流体的重量。就总孔隙度而言，饱和密度为因此在ρ_fl是孔隙流体的密度。给定的密度测量标本涉及以下任何两个量的确定:孔隙体积，体积，或颗粒体积，连同重量。

评估岩石密度的一个有用方法是绘制一组数据统计范围的直方图。代表性值及其变化可以表示为:(1)均值，即平均值;(2)众数，即最常见值(也就是说,分布曲线的峰值)，(3)中位数，数据集的中间样本值(也就是说,样本中一半在下方，一半在上方的值)，以及(4)标准偏差，这是一种对数据分布的统计度量(与平均值的±一个标准差包括大约三分之二的数据)。

一个编译在地球上地壳中发现的各种岩石类型的干容重，载于表格这些数据的直方图图，给出样本的百分比作为密度的函数显示在图3．的参数给定包括(1)样本划分，在一列数据中密度的范围-例如,0.036克/厘米^3.为图3，(2)样本数量，(3)标准差。小的插入图是位于“模式-”区间内的样本的百分比(在垂直轴上)x模式+x”,x是横轴。

不同岩石类型的干容重
岩石类型	样本数量	平均值(克/立方厘米)	标准偏差	模式(克/立方厘米)	中位数(克每立方厘米)
资料来源:根据H.S. Washington(1917)、R.J. Piersol、L.E. Workman和M.C. Watson(1940)的资料，由Gary R. Olhoeft和Gordon R. Johnson在Robert S. Carmichael主编的《岩石物理性质手册》第三卷，CRC出版社(1984)汇编而成。
所有的岩石	1647年	2.73	0.26	2.65	2.86
安山岩	197	2.65	0.13	2.58	2.66
玄武岩	323	2.74	0.47	2.88	2.87
闪长岩	68	2.86	0.12	2.89	2.87
辉绿岩(辉绿岩)	224	2.89	0.13	2.96	2.90
辉长岩	98	2.95	0.14	2.99	2.97
花岗岩	334	2.66	0.06	2.66	2.66
石英斑岩	76	2.62	0.06	2.60	2.62
流纹岩	94	2.51	0.13	2.60	2.49
正长岩	93	2.70	0．10	2.67	2.68
粗面岩	71	2.57	0．10	2.62	2.57
砂岩	107	2.22	0.23	2.22	2.22

在图3，分布最常见的(模态)值为2.63 g/cm^3.的密度石英，一个丰富的形成岩石矿物．这些上地壳岩石的密度值很少高于3.3 g/cm^3.．有些则远远低于该模式，甚至偶尔低于1克/厘米^3.．其原因如图4所示，其中说明了的密度分布花岗岩，玄武岩和砂岩。花岗岩是侵入火成岩具有低孔隙率和明确的化学(矿物)成分;它的密度范围很窄。玄武岩在大多数情况下是一种喷出的火成岩这可能会表现出孔隙率的巨大变化(因为夹带的气体会留下称为囊泡的空隙)，因此一些高孔隙的样品可能具有低密度。砂岩是碎屑沉积岩根据分类的程度，可能会有很大范围的孔隙，压实，谷物的包装安排，以及胶结．堆积密度相应变化。

其他干散货分布区密度在图5和图6中给出，样品划分为0.036 g/cm^3.图5和6A为0.828%，图6B为0.828%。的表中列出了由美国地质学家Gordon R. Johnson和Gary R. Olhoeft编制的各种其他岩石类型的典型干容重范围。

其他一些岩石类型的典型密度范围
岩石类型	密度(克/立方厘米)
资料来源:根据R.A. Daly, G.E. Manger，和S.P. Clark, Jr.(1966)的数据;A.F.伯奇(1966);F. Press (1966);和R.N. Schock、B.P. Bonner和H. Louis(1974)，见Robert S. Carmichael主编，《岩石物理性质手册》，卷三，CRC出版社(1984)。
角闪岩	2.79 - -3.14
安山岩玻璃	2.40 - -2.57
无水石膏	2.82 - -2.93
斜长岩	2.64 - -2.92
玄武岩玻璃	2.70 - -2.85
粉笔	2.23
白云石	2.72 - -2.84
纯橄榄岩	2.98 - -3.76
榴辉岩	3.32 - -3.45
片麻岩	2.59 - -2.84
花岗闪长岩	2.67 - -2.78
石灰石	1.55 - -2.75
大理石	2.67 - -2.75
苏长岩	2.72 - -3.02
橄榄岩	3.15 - -3.28
石英岩	2.65
岩盐	2.10 - -2.20
片岩	2.73 - -3.19
页岩	2.06 - -2.67
板岩	2.72 - -2.84

密度碎屑沉积岩随着岩石逐渐被埋藏而增加。这是由于上覆层压力的增加导致压实，并随着年龄的增长逐渐胶结。压实作用和胶结作用都会降低孔隙度。

常见造岩矿物的代表性密度(也就是说,ρ_G)和岩石(也就是说,ρ_B)已列于点击这里查看全尺寸表格代表密度表格体积密度沉积岩，通常具有可变孔隙率，给出的范围为干ρ_B和(水)饱和ρ_B．填充孔隙的流体通常是盐水，通常表明岩石沉积或岩化时存在海水。应该注意的是，堆积密度小于组成矿物(或矿物组合)的颗粒密度，这取决于孔隙度。例如，砂岩(典型的石英)的干容重为2.0-2.6克/厘米^3.，孔隙率可以从低到30%以上不等。石英本身的密度为2.65克/厘米^3.．如果孔隙率为零，则堆积密度等于晶粒密度。

饱和容重比干容重高，这是由于孔隙填充液的加入。表中还列出了海水、石油和海水密度的代表性值甲烷气体在地下条件下，压力为200巴(1巴= 0.987大气(约29.53英寸汞柱)，温度约为80°C(176°F)。