基本概念
地质学
孔隙率
岩石
微粒
引言
你有没有听过这种说法，“坚如磐石”？事实证明，岩石不完全是实心的。实际上岩石内部有小气囊。当你看火山岩（通常被称作玄武岩）的时候这会很明显，它里面充满了可见的小孔。但是致密岩石，如花岗岩，内部也有小气囊。只是这些气囊小得多。
如果你捡起相同大小的一块火山岩和一块花岗岩，你会注意到它们不一样重。花岗岩比火山岩要重。更大、更多的气孔使火山岩比花岗岩的密度小，从而使它变轻。物体内部的孔越多孔隙率就越大。因此“孔隙率”可以帮助你知道你手中的是什么岩石。
背景
岩石及很多其他物体，实际上是由被压在一起的不同尺寸的微粒构成的。在微粒之间充满了气体、空气或液体。微粒的尺寸和形状影响它们如何聚集，包括它们可以挤压到多紧，这会影响岩石的孔隙率——岩石的气孔总体积跟它实际总体积的比值。
一般来说，大微粒不能像小微粒那样紧挤在一起，这意味着把大微粒挤压在一起会使微粒之间有更多的空间填充空气。你可以想象一下，如果你有一个装满弹珠的杯子和另一个装满沙子的杯子。你将会看到弹珠之间比沙粒之间有更多的空隙。
材料
三个透明的塑料杯子
水
量杯
可以被分类为三个尺寸组的岩石（最理想的是都是同一种岩石，比如花岗岩）
网板（可选项）
准备
将岩石按大小被分为三个不同的组。岩石间的尺寸差异越大，越容易解释你的结果。每一组的岩石都要足够多从而可以完全填满一个塑料杯。
步骤
把每个透明塑料杯用一组岩石装满。在不同杯子中，你能看到多少空隙？
在量杯内装满一杯水。
把水倒入一杯岩石中，满到杯子顶部。
量杯中还剩多少水？从一杯中减去量杯中剩余的水量可以得到岩石之间的空气占据的体积。空气占的体积是多少？
对另外两杯岩石，也是量一杯水，用水装满每杯岩石，然后确定空气所占的体积。
比较三个杯子中空气的体积
拓展：你可以计算在这个活动中使用的每个装有不同尺寸岩石的杯子的孔隙率。为此，用每个装岩石的杯子占据的空气体积除以杯子可以容纳的水的总体积（没有岩石在里面）。例如，如果空气占了半杯，且杯子可以容纳一整杯，那么孔隙率为50%。每个装有不同尺寸岩石的杯子的孔隙率是多少？
拓展：土壤是岩石、矿物和有机物质的混合物。孔隙率也是土壤的特性。尝试用不同类型的土壤做这个活动：粘土、亚粘土、沙土、淤泥、盆栽土、堆肥等等，但是当你往杯子中倒水时要在杯子上面放个网板以防止有机物质漂浮出来。不同类型的土壤有不同的孔隙率吗？
观察和结果
你看到杯子里岩石之间的空隙了吗？装有最大岩石的杯子比装有最小的岩石的杯子有更多的空气吗？装有最小岩石的杯子比装有中间尺寸岩石的杯子有较少的空气吗？
这个活动在较大尺度上模拟了岩石的内部情况。因为，通常大一些的粒子不能像小一些的那样紧紧地挤在一起，所以由大一些的粒子构成的岩石常常比小一些的粒子构成的岩石孔隙率高。但是岩石不是静止的；像所有的东西一样，岩石随着时间变化。当对岩石施加足够的压力或力时，压力会使岩石更有效地压紧它的微粒。通常随着灰尘和其他岩石最终落在岩石顶部，压力在岩石上的累积需要经历一段很长的时间。你可以看到这个被称作压紧的过程是如何让岩石孔隙率随着时间降低的。
（翻译 刘夏）
留言