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Die physikalische Materialeigenschaft der Dichte (Formelzeichen meist ρ (griech. rho) ist durch das Verhältnis der Masse m eines Körpers zu seinem Volumen V definiert:

(Masse durch Volumen).

Die Gesteinsdichte gehört neben der Härte, der mineralischen Zusammensetzung, dem Gefüge (sichtbare Struktur), dem Glanz und der Elastizität zu den wichtigsten geologischen bzw. Werkstoffeigenschaften von Gesteinen.

Inhaltsverzeichnis 1 Dichtemessung und Einfluss der Feuchtigkeit 2 Einige Dichtewerte und mögliche Abweichungen 3 Siehe auch 4 Weblinks

Dichtemessung und Einfluss der Feuchtigkeit

Bei Mineralen und Gesteinen kann die Dichte prinzipiell wie bei anderen [Festkörper]]n bestimmt werden, indem die Masse durch eine feine Waage gemessen und das Volumen der Probe (des "Handstücks") mittels der Wasserverdrängung festgestellt wird. Doch ist dabei rasch vorzugehen, damit nicht zuviel Wasser in die Poren und feinen Klüfte des Gesteins eindringt und die Volumensmessung verfälscht.

In der Bohrloch-Geophysik bestimmt man - neben anderen Parametern - oft auch die Dichte mit dem sog. Dichtelog DL (auch Density-Log oder Gamma-Log genannt), das auf der Messung von gestreuter, energiereicher Gammastrahlung beruht. Ihre Intensität ist von der Dichte des umgebenden Gesteins abhängig (Absorption durch die Elektronenhüllen der am Gesteinsaufbau beteiligten Atome). Der nicht absorbierte Teil (Compton -Effekt) wird zum Messgerät zurückgestrahlt. Die Methode ist nicht zu verwechseln mit dem ähnlich benannten Gammaray, das zur Sand-Ton-Unterscheidung dient.

Solche Schnellverfahren wären zwar für die Feldarbeit des Geologen nützlich, sind aber noch nicht in Sicht bzw. wären zu gefährlich. Bisher muss die geologische Aufnahme meist auf in situ-Dichtebestimmungen verzichten.

Siehe auch: Dichte (Physik), Archimedisches Prinzip

In den Geowissenschaften wird die Gesteinsdichte entweder in g/cm³ angegeben (also relativ zu Wasser), oder in kg/m³ (was einen 1000x höheren Wert bedeutet). So hat Granit - das häufigste Gestein der Erdkruste - eine Dichte von etwa 2,7 g/cm³ bzw. 2700 kg/m³.

Bei porösen Handstücken (insbesondere bei Sedimenten und bei Ton-Gesteinen) muss man - wie oben erwähnt - zwischen der Rohdichte (einschließlich der Hohlräume) und der Reindichte (Volumen ohne Hohlräume) unterschieden. Bei vielen Gesteinen und bei Bohrkernen ist außerdem zwischen "bergfeuchtem" und getrocknetem Zustand zu differieren. Die Trockendichte (die der sog. Darrdichte bei Holz vergleichbar ist) kann z.B. nach Pulverisierung ermittelt werden.

Einige Dichtewerte und mögliche Abweichungen

Die folgenden Werte sind nur als Richtwerte zu verstehen . Sie können in der Natur durch verschiedene Einflüsse variieren, wozu unter anderem gehören:

• Porosität und Klüfte, Wassergehalt,
• mineralische Beimengungen und Verunreinigungen, Mikro-Bewuchs
• Unterschiede im Gefüge, Schieferung etc.,
• Verwitterung, Dichtezunahme durch Kompaktion (Gebirgsdruck) usw.

Der in der Laborphysik meist beachtete Einfluss der Temperatur kann hingegen vernachlässigt werden, weil die natürliche Varianz der Dichte bei ein- und demselben Gestein eine Genauigkeit besser als etwa ±0,01 g/cm³ sinnlos macht. Noch weniger macht der (theoretische) Unterschied einer Wägung in Luft oder im Vakuum aus.

Bimssand, Bimskies      0,7  bis  0,8   g/cm³
Sand (grubenfeucht)     1,2  bis  1,5
Schotter/Kies           1,3  bis  1,5   (mittlere Korngröße) 
Kiessand                1,4  bis  1,6
Tone                    1,3  bis  2,0   (je nach Wassergehalt)
Tonschiefer             1,8  bis  2,8
Beton                   1,8  bis  2,4 
Tegel (Wiener Becken)   1,9  bis  2,2   (je nach Tiefe / Alter)
Graphit                 2,25
Gips                    2,3
Molasse (Schweiz)       2,42 bis  2,67
Sandstein               2,35 bis  2,7   (Mittel 2,5) je nach Kompaktion
Quarzporphyr            2,59 bis  2,67
Grauwacke               2,65 bis  2,75
Tonschiefer             2,77 bis  2,84
Granit     ("sauer")    2,55 bis  2,81  (Standardwert 2,67)
Granodiorit             2,67 bis  2,78  (Mittelwert  2,72)    
Quarzdiorit             2,68 bis  2,96  (Mittelwert  2,81)
Gneis                   2,66 bis  2,72
Syenit   (intermediär)  2,65 bis  2,85  (Mittelwert  2,75)
Diorit                  2,72 bis  2,96  (Mittelwert  2,84)
Gabbro    ("basisch")   2,75 bis  3,10  (Mittelwert  2,98)
Kalkstein               2,45 bis  2,80  (Mittelwert ~2,7)
Marmor                  2,62 bis  2,84
Dolomit                 2,3  bis  2,95  (Mittelwert ~2,8)
Basalt                  2,9  bis  3,15
Peridotit (ultrabas.)   3,15 bis  3,28  (Mittelwert  3,23 ; ob.Mantel)

Eisenoxyd (Rost)        5,1
Dichtesprung Moho   2,8  auf  3,2/3,3  (Kruste-Mantel-Grenze)

(Durchschnittswerte; nach Handbuch "Hütte", Geophysik L.Egyed u.a. Quellen)

Siehe auch

• Liste der Dichte fester Stoffe
• Liste der Dichte flüssiger Stoffe
• Klopfdichte, Pressdichte
• Korndichte, Lagerungsdichte
• Stopf- und Schüttdichte

Weblinks

• Bestimmungsmethoden, Normen, Wertetabellen, Einfluss von Temperatur und Druck
• Mineralienatlas - Dichte
• Versuche und Aufgaben zur Dichte

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