Для количественного описания плотностных свойств определим объем, занимаемый горной породой, в виде

,                                                          (3.1)

где - объем твердой фазы (минерального скелета), - объем пустотного (порового) пространства.

В естественном состоянии поровое пространство заполнено жидкостью и газом, поэтому полная масса горной породы объема - V является суммой масс твердой фазы - , жидкой -  и газообразной - , т.е.

.                                                              (3.2)

К плотностным характеристикам относятся:

1. Объемная масса (объемная плотность, средняя плотность) – масса единицы объема сухой породы в ненарушенном состоянии, .

2. Плотность (истинная плотность, плотность минерального скелета, абсолютная плотность) – масса единицы суммарного объема твердой фазы в горной породе, .

Для полиминеральной горной породы согласно закону сохранения массы плотность является средневзвешенной характеристикой и определяется по формуле

,                                                                    (3.3)

где - относительный объем, а - плотность i – го минерала, занимающего объем в породе.

Единица размерности плотностных характеристик - кг/м³.

В минералогии по значениям плотности выделяют 3 группы минералов: тяжелые (больше 410³ кг/м³), средние (2,510³ …410³ кг/м³) и легкие (меньше 2,510³ кг/м³).

Диапазон изменения минеральной плотности лежит в пределах от 0,9210³ кг/м³ для льда до 22,510³ кг/м³ для сыссертскита (иридистого осмия).

Объемная масса большинства осадочных горных пород лежит в пределах 2…310³ кг/м³, магматических и метаморфических – 2,4…3,410³ кг/м³.

Наибольшая объемная масса присуща рудным полезным ископаемым и может достигать значений 4…4,510³ кг/м³ (для богатых железных, хромитовых, колчеданных, марганцевых руд), наименьшая – ископаемым углям, которая лежит в пределах 0,810³ кг/м³ (бурые угли)…210³ кг/м³ (антрацит).

К весовым характеристикам относятся:

1. Удельный вес – вес единицы суммарного объема твердой фазы в горной породе, , где g – ускорение силы тяжести;

2. Объемный вес – вес единицы объема горной породы, находящейся в естественном состоянии, . Объемный вес сухой горной породы еще называют кажущимся объемным весом.

Единица размерности весовых характеристик – Н/м³.

К характеристикам порового пространства относятся следующие безразмерные параметры:

· Общая пористость (коэффициент общей пористости) – объем всех пор и пустот в единице объема горной породы - . Общая пористость позволяет связать между собой объемную массу и плотность горной породы в виде

.                                                        (3.4)

· Открытая пористость (коэффициент открытой пористости) – объем пор в единице объема горной породы, сообщающихся между собой и свободной поверхностью - Р_откр.

· Эффективная пористость (коэффициент эффективной пористости) – объем открытых пор в единице объема горной породы, по которым могут течь жидкости и газы - Р_эф.

· Коэффициент пористости (коэффициент приведенной пористости) – отношение объема всех пор в породе к объему твердой фазы - . Связь между - P и k _п имеет вид - .

· Коэффициент плотности – степень заполнения объема горной породы минеральным веществом, определяется отношением - .

По значениям общей пористости выделяют 5 групп пород: породы с низкой пористостью (менее 5%), с пониженной пористостью (5…10%), среднепористые породы (10…15%), с повышенной пористостью (15…20%) и породы с высокой пористостью (выше 20%).

Наибольшая пористость характерна для осадочных пород (для большинства глин – 20…50%, известняков – 1,5…15%, песчаников – 5…30%, алевролитов – 3…25%, аргиллитов – 5…20%) и ряда магматических эффузивных пород (трахита, туфа – пористость может достигать 60%), наименьшая для магматических интрузивных (габбро – менее 1%) и метаморфических пород (мрамора не более 0,5…1,5%).