Какой может быть твердость полезных ископаемых
Шкала твердости минералов или минералогическая шкала Мооса составлена на основании эталонных образцов по степени относительной твердости от 1 до10. Качественный порядковый показатель прочностной стойкости минералов, включённых в эту шкалу, выявляется путём царапания. Механическая способность более твёрдых материалов наносить царапины на более мягкие породы определяет относительную твёрдость минералов того или иного типа.
10 минеральных элементов Мооса представлены в качестве эталонных образцов и упорядочены в порядке возрастания, что позволяет наглядно определить, какой минерал твёрже. Так, например, тальк занимает первую позицию в таблице и считается наиболее мягким среди прочих представленных на шкале. По другую сторону расположился алмаз, который по критерию «прочность минерала» занимает самую вершину, то есть 10-ую позицию по шкале Мооса и не имеет аналогов в природе по этому показателю.
Создание и предназначение шкалы Мооса в современной практике
Эта система была создана в начале XIX века немецким геологом, минерологом и изобретателем того времени, Фридрихом Моосом. С тех пор в геологии для определения показателя твёрдости было создано ещё много схожих методик, включая метод Кнупа, Бринеля, Виккерса и Роквела.
Минералы шкалы Мооса, определяемые по твёрдости, распределены в соответствии с относительным целочисленным сравнении. Эта сравнительная характеристика основана на устойчивости образца к царапанию. Существуют популярные методы, которые используют в качестве сравнительной характеристики устойчивость к вдавливанию.
В этих исследовательских методах в качестве инструмента испытания используется индентор, вдавливающийся в исследуемый кусок минеральной породы. При этом производятся доскональные замеры силового показателя давления. Полученные показатели размеров и глубины выемки с учётом силы давления позволяют рассчитать показатели твёрдости.
Но в подобных методах измерения для испытаний используют самые разные технические приспособления и способы расчёта. Поэтому прямое сравнение полученных показателей для различных минералов в различных условиях несопоставимы друг с другом напрямую.
Таким образом, шкала Мооса получила более широкое распространение – сама методика более проста и дешева в плане реализации и более доступна для понимания. С другой стороны, такой тип измерений не способен обеспечить высочайшую степень точности. Тем не менее, она актуальна среди современных геологов, работающих в полевых условиях.
Её часто используют для первичного определения типа минеральных пород при исследовании полученных образцов на месте, когда проведение более сложных тестов затруднительно или невозможно. Именно поэтому результаты измерения твёрдости по шкале Мооса принято называть относительными.
Как определить твёрдость минералов, используя шкалу Мооса?
Часто требуется определить тип минерала в полевых условиях, то есть при отсутствии специальных лабораторных условий и соответствующих инструментов. Для этих целей геологу достаточно воспользоваться шкалой Мооса и несколько простых подручных средств, способных царапать.
К примеру, при помощи карманного ножа можно определить, относится ли образец к числу менее или более твердых минеральных пород, значение которых по Моосу переваливает за 5-6. Вот таблица некоторых подручных предметов и степени их твёрдости, которые могут помочь в определении относительной твёрдости, а, соответственно, и типа минерала:
| Материал | Степень твёрдости |
| Карандаш | 1 |
| Соль поваренная | 2 |
| Монета (медь) | 3 |
| Гвоздь | 4-4,5 |
| Стекло | 5 |
| Нож – стальные напильники | 5,5-6,5 |
| Режущий инструмент из закалённой стали | 7 – 7+ |
| Наждачная бумага | 8 |
| Обратная проба (образец способен царапать/резать стекло) | 9-10 |
В практических целях могут пригодиться и знания о том, что ногтем можно оставить царапину на гипсовой поверхности и образцах, которых уступают по твёрдости гипсу. Твёрдость стального ножа приближена к природному кварцу – им можно без проблем царапать стекло.
Некоторые разновидности драгкамней по показателю твёрдости приближены к кварцу. Кроме того, из можно отличить внешне от изделий из стекла, воспользовавшись напильником.
Если прочностной показатель для камня составляет не менее 7 баллов по Моосу, на практике это означает, что он не способен царапать кварц, равно как и кварц не способен поцарапать этот камень.
В этой системе измерения твёрдости минералов присутствуют и промежуточные значения, например, 6,5, 7,5 и т.п. Если взять хирозоберилл, то он относится к 8,5 степени твёрдости. По сути, это значит, что эталон способен царапать топаз примерно так же, как его способен царапать корунд. А вот гранат пироп немногим твёрже кварца (7), но немного уступает по этому показателю бериллу (7,5). Тем не менее, его твёрдость также обозначается числом 7,5.
Подробно о каждом основном минерале, представленном на шкале Мооса
Тальк
Это достаточно распространённая порода, с которой сталкивались многие в повседневной жизни. Это вещество используется в качестве присыпки детской. Тальком покрывают внутреннюю часть велосипедных шин и хозяйских резиновых перчаток.
Его относят к первому номеру по шкале Мооса, поскольку на этой породе можно оставить след даже ногтем. При этом ни один последующий образец невозможно поцарапать тальковой породой. По твёрдости он аналогичен графиту.
Гипс
Этот эталон широко используется в травматологии для наложения фиксирующих повязок при переломах конечностей. Нередко гипсовый материал используют для заливки форм при изготовлении фасадов зданий.
Его также можно поцарапать ногтем, но он уже более прочен, чем тальк и способен царапать тальковый эталон. За счёт этого гипс и получил вторую ступень по Моосу.
Кальцит
Говоря химическим языком, это карбонат кальция или углекислая кальциевая соль. В сфере геологии этот минерал относят к классу породообразующих. Кальцит находят в составе мела, мергелей, а также известняковых пород. Мрамор состоит преимущественно из кальцита.
Он способен наносить отчётливые царапины на гипсовых поверхностях. Сам же минерал царапается при помощи медной монеты. Аналогичную степень твёрдости по Моосу имеют металлы серебра и золота.
Флюорит
По сути, это плавиковый шпат, который был назван флюоритом на латыни, что в переводе означает «текучий». Нередко его используют в металлургической промышленности при плавке шлаков. Плавиковая ли фтористоводородная кислота унаследовала своё название именно от этого минерала. Эта кислота способна растворять стекло.
В природе встречается в различных цветовых вариациях, включая зелёный, жёлтый, красный, фиолетово-серый и синий оттенки. Существуют и редкие бесцветные кристаллы флюорита, на основе которых изготавливают линзы. Такие линзы достаточно легко поддаются обработке, поскольку сам минерал без проблем царапается при помощи стекла или ножа.
Апатит
Апатит относится к классу фосфатов. Ранее геологи достаточно часто путали его с бериллом или турмалином, ввиду вариативности его внешнего вида. Однако по Моосу вычислить его и отличить достаточно просто – он расположен на пятой ступени твёрдости и в отличие от флюорита достаточно сложно царапается при помощи стекла или ножа.
Его часто используют в производстве фосфорных удобрений, а также фосфорной кислоты. В геологической практике обнаружено достаточно немного апатитовых месторождений. Наиболее крупные точки его добычи – Кольский полуостров и Хибинское, расположенные на территории РФ.
Ортоклаз
Подобно кальциту, ортоклаз считается достаточно распространённым породообразующим минеральным образцом, принадлежащим к классу силикатов (подкласс «полевые шпаты»). По сути это полевой шпат калиевой природы.
Царапается ортоклаз при помощи напильника – лезвие обычного ножа едва ли сможет оставить на нём царапины.
Кварц
Химики называют его диоксидом кремния, а геологи относят к числу самых распространённых минералов, добываемых из земной коры. Его масса составляет более 60% всей земной коры. По сути, это обычный песок.
Также в природе он встречается в виде горного хрусталя, агата, аметиста, кошачьего глаза, цитрина, тигрового глаза и т.п. Способен немного царапать стекло и достаточно твёрд, потому для его обработки используется преимущественно алмаз.
Топаз
Эталон занимает восьмую ступень прочности и способен царапать не только стекло, но также кварц. Это полудрагоценный камень, получивший своё название в честь места, где был обнаружен впервые – острова Топазиос, расположенного в Красном море.
В зависимости от местности, где добывают топаз, он может отличаться цветовой гаммой и иметь преобладание фиолетово-красных, голубоватых, желтоватых и нежно-голубых оттенков.
Корунд
Очень твёрдый минерал, уступающий в этом показатели лишь алмазу. С его помощью можно обрабатывать практически любые породы. Он же сам поддаётся обработке лишь при помощи алмаза.
Сапфир и рубин, представляющие собой драгоценные камни, также являются корундами. В природе встречаются корунды алого, зелёного и фиолетового цвета. Такие камни называют аметистами и изумрудами. Жёлтые кристаллы получили название падпараджа, а прозрачные – восточный алмаз или лейкосапфир.
Алмаз
Представляет собой венец шкалы твёрдости Мооса и более чем в 1500 раз твёрже талька. Никакая друга минеральная порода не способна оставить на нём отметину. Алмазом, как известно, можно не просто царапать, но и резать стекло. По своей химической формуле это один и тот же элемент, что и графит, только иной аллотропной формы.
Твердость минерала является характерным и легко определяемым признаком. Она выражается в том сопротивлении, которое минерал оказывает царапающему его острию. Твердость у минералов бывает различна.
Одни минералы, как алмаз и корунд, очень тверды.
Алмаз (в переводе с арабского языка — «самый твердый») употребляется не только для резки стекла, но даже для гравировки по стали и сверления горных пород при буровых работах. Корунд имеет много разновидностей. Прозрачная красная разновидность корунда называется рубином, а синяя — сапфиром. Рубин и сапфир относятся к группе самых драгоценных после алмаза камней. В старину русские люди называли рубин яхонтом, а сапфир — сафиром.
Плотные мелкозернистые разности корунда темно-серого цвета называются наждаком. Наждак — это смесь зерен корунда с другими минералами: магнитным железняком, гематитом, полевым шпатом, глиной и т. п.
Твердые минералы, как корунд и наждак, употребляются в виде порошка для шлифовки драгоценных камней, металлических изделий, зеркальных стекол и других предметов.
Другие минералы настолько мягки, что на них можно ногтем провести черту (тальк). Они оставляют след на бумаге. Для определения твердости минералов применяется так называемая шкала твердости, принятая еще в начале прошлого столетия. Она составлена из десяти минералов различной твердости, условно определяемой единицами.
Шкала твердости:
- Тальк
- Гипс (или каменная соль)
- Известковый шпат (кальцит)
- Плавиковый шпат (флюорит)
- Апатит
- Полевой шпат
- Кварц
- Топаз
- Корунд
- Алмаз
Эта шкала не дает все же истинного представления о действительной твердости того или другого минерала, которая определяется специальными приборами.
Шкалу твердости вполне можно заменить следующей самодельной шкалой:
Название материалов: | Твердость: |
| Гипс | 2 |
| Монета красной меди (или мрамор) | 3 |
| Железо кровельное | 4 |
| Стекло | 5 |
| Стальной нож | 6 |
| Кварц | 7 |
Следует заметить, что твердость гипса соответствует твердости вашего ногтя, а кварца — твердости хорошего стального напильника. Наша мелкая разменная монета изготовляется из бронзы (сплав меди с оловом и цинком), твердость которой значительно выше меди, а потому для самодельной шкалы нужна монета из красной меди дореволюционной чеканки. Для того чтобы можно было царапать монетой испытываемые минералы, рекомендуется распилить ее напильником пополам и затем хорошенько заточить края распила (как у коньков).
Испытание твердости производится таким образом: острым краем минерала проводят по образчикам, входящим в шкалу твердости, начиная с более высоких номеров, например с кварца. Если на нем черты не получается, значит испытуемый минерал мягче кварца. Затем минерал пробуют на стальной нож и, если он мягче стали, испытывают его на стекло.
В том случае, если минерал царапает стекло, а стекло не оставляет на нем следа, твердость этого минерала выше 5 и ниже 6, примем ее за 5,5.
Определение твердости минерала не представляет трудности. Необходимо только убедиться в действительном существовании царапины, а не принять за нее порошковатый след определяемого минерала на более твердой поверхности. Чтобы не было ошибки, рекомендуется обтирать поверхность минерала после каждого испытания.
Необходимо отметить, что твердость минерала далеко еще не определяет его крепость. Примером тому может служить интересный минерал нефрит из группы роговой обманки, о которой мы уже говорили выше. Он бывает различных оттенков: зеленовато-желтого, серого и молочно-белого цвета, слабо просвечивает в тонких слоях.
У нефрита средняя твердость, то есть примерно между твердостью стекла и полевого шпата, и все же он не колется в обычных условиях. Пробовали подкладывать большие куски этого минерала под паровой молот, и что же — под сильным ударом молота разлеталась наковальня, а камень оставался невредим. Но стоит только сильно накалить камень и бросить в холодную воду — он сразу же разлетается на куски.
В древние времена беспомощные в познании тайн природы люди были убеждены, что этот камень обладает таинственными силами, что он может надежно защищать человека от любых испытаний судьбы, а потому изготовляли из него изображения богов-покровителей и различные талисманы, которые носили при себе.
Микроскоп раскрыл тайну этого любопытного минерала, широко используемого в Китае для всевозможных красивых поделок, особенно для дорогих безделушек. Секрет крепости этого камня объясняется спутано-волокнистым строением, определяющим его исключительную вязкость и механическую прочность на излом.
Еще первобытный человек каменного века обнаружил исключительные свойства нефрита и изготовлял из него надежные топоры, ножи, скребки и другие орудия труда.
Название минерала — производное от греческого слова «нефрос» — почка; отсюда нефрит — «почечный камень», так как в старину полагали, что нефрит служит средством против этой тяжелой болезни.
На чтение 11 мин. Просмотров 11.7k.
Обновлено 20.11.2020
В 1812 году криталлограф и минералог из Германии Фридрих Моос предложил использовать свою шкалу, с помощью которой можно определить твёрдость минералов. Если исследуемый материал царапает эталонный, следовательно, его твёрдость выше, если наоборот, то ниже. Итак, в нашем обзоре на most-beauty.ru самые твёрдые минералы по шкале Мооса.
Начнём с самых мягких и перейдём к очень твёрдым минералам:
Листайте вниз, если не терпится увидеть очень твёрдые минералы!
29
Тальк / Talc
Открывает список самый мягкий минерал. Относится тальк к группе силикатов. В природе существует как кристаллическое слоистое вещество, а на ощупь порошок белого цвета. Встречается тальк и зеленоватого оттенка.
Тальк применяется в медицине и строительстве. В автомобилестроении порошок входит в состав присадок моторных масел. В прошлом веке его стали широко применять в косметологии.
Тальку приписывали магические свойства, а маги и лекари Средневековья использовали тальк для приготовления эликсиров, которые могут вернуть здоровье и молодость.
28
Гипс / Gypsum
Гипс — самый распространённый сульфатный минерал. Стеновые плиты и строительная штукатурка — это основные области промышленного применения гипса. Кроме того, он применяется в производстве цемента. С его помощью проводят кондиционирование почвы.
Разновидности гипса, известные как «атласный шпат» и «алебастр», применяют для различных декоративных целей. Но их низкая твёрдость ограничивает их долговечность.
27
Кальцит / Calcite
Кальцит встречается в осадочных, метаморфических и магматических породах. Некоторые геологи считают его «вездесущим минералом», который можно найти повсюду.
Кальцит присутствует в сплошных кристаллически-зернистых агрегатах, таких как известняк и мрамор. Эти породы чрезвычайно распространены и составляют значительную часть земной коры и служат одним из крупнейших хранилищ углерода на нашей планете.
Свойства кальцита делают его одним из наиболее популярных минералов. Он используется как строительный материал, абразив, средство для обработки сельскохозяйственных земель, строительный заполнитель, краситель. Применяют его при производстве лекарственных препаратов и медицинских приборов.
Читайте также: Самые красивые минералы в мире.
26
Флюорит / Fluorite
Важный промышленный минерал, состоящий из кальция и фтора. Применяется в самых разных химических, металлургических и процессах.
Флюорит с исключительной прозрачностью и цветом ценятся ювелирами. Из них делают украшения и используют для изготовления декоративных предметов, керамики.
Это единственный распространённый минерал, который имеет четыре направления идеального расщепления, часто распадаясь на части, имеющие форму октаэдра.
25
Апатит / Apatite
Обычно он зелёного цвета, но может быть жёлтым, коричневым, синим, пурпурным, розовым или бесцветным. Эти цвета часто настолько яркие, что апатит часто используют как драгоценный камень. Это хрупкий материал, и ломается как в результате разламывания, так и в результате расщепления.
24
Вольфрамит / Wolframite
Славяне уникальный минерал называли «волчец», а вот европейское наименование переводится как «волчий крем». Вольфрамит распространён на всех материках, а самые крупные месторождения находятся в Северной Америке и России.
Образуется в кварцевых жилах, в гейзерах. В промышленности выступает важным сырьём для получения вольфрама, который используют в электротехнике, в частности, для создания ламповых нитей накаливания.
23
Колумбит / Columbite
Минерал из класса окислов назвали в честь мореплавателя Христофора Колумба. Но есть геологи, которые отрицают эту версию, говоря, что наименование пришло от места обнаружения в Колумбии в середине XVII столетия.
Как бы там ни было, но в 1844 году были открыты и описаны химические свойства Колумбита. В промышленном производстве выступает важной рудой для получения ниобия, а сами кристаллы высоко ценят коллекционеры геологических руд.
22
Ортоклаз / Orthoclase
Минерал полевого шпата и один из самых распространённых породообразующих минералов континентальной коры. Большое количество ортоклаза образуется во время кристаллизации магмы в интрузивные магматические породы, такие как гранит, гранодиорит, диорит и сиенит.
Крупные кристаллы ортоклаза встречаются в магматических породах, известных как пегматит. Ортоклаз имеет несколько коммерческих применений. Это сырьё, используемое при производстве стекла, керамической плитки, фарфора, столовой посуды, сантехники и другой керамики. Также ортоклаз выступает как абразив в чистящих порошках и полировальных составах.
Одна из разновидностей ортоклаза известна как лунный камень. Своё романтическое наименование получил из-за сияющих голубых переливов.
21
Опал / Opal
Ещё в древности о редком и красивом самоцвете люди слагали легенды и мифы. Попав в Европу, опал был высоко оценён всеми монаршими дворами. Опал быстро нашёл своё место в ювелирных украшениях и коронах монархов.
В Австралии были открыты богатейшие месторождения опала, а сам минерал стал национальным символом Зелёного континента. В опаловых шахтах Кубер-Педи после выработки появился целый подземный город.
20
Невьянскит / Iridosmine
Минерал, входящий в группу осмистого иридия, назвали в честь месторождения на Урале, где впервые он был найден. В отличие от других подобных образований, у невьянскита довольно крупные кристаллы.
Кроме России, большие месторождения были обнаружены в Южной Африке и в США Его легко узнать по пластинчатой структуре и характерному серовато-белому цвету.
19
Оливин / Olivine
Прославленный геолог из Германии Авраам Вернер предложил называть оливином зеленоватые вкрапления, обнаруженные им в базальтовых породах.
В природе оливин — это породообразующий магнезиально-железистый силикат со своей особой сложной формулой. Существуют драгоценные разновидности, известные ювелирам под наименованиями хризолит и гавайит. Последний назван в честь островов, на которых был впервые обнаружен.
18
Кварц / Quartz
Это самый распространённый минерал на поверхности Земли, а его уникальные свойства делают его одним из самых полезных природных ископаемых.
Кварц присутствует и в изобилии во всех частях мира. Обладает высокой устойчивостью к механическим и химическим воздействиям. Эта долговечность делает его основным материалом горных вершин и основным компонентом песка на морских пляжах и в пустынях.
Обладает полезными физическими свойствами, что делает его ценным в производстве электроники. Его блеск, цвет и прозрачность делают его полезным в качестве драгоценного камня, а также в производстве стекла.
17
Рутил / Rutile
Минерал из класса оксидов впервые был обнаружен в ходе геологических разведок на Урале. Довольно распространённый минерал, месторождения которого раскинулись на всех континентах планеты.
В основе кристаллической формулы заложены оксиды титана, а также имеются примеси железа, олова, ванадия, тантала. В 1940-х годах научились получать синтетический рутил, не уступающий свойствами своему природному аналогу.
16
Гранат / Garnet
Своё наименование кристаллический минерал получил из-за схожести с одноимённым кустарником, и название с латинского языка переводится «подобный зёрнам».
На Руси уже в XV столетии чётко различали разнообразные виды минералов, а особо ценился красный самоцвет. Сейчас его широко применяют в промышленности, в декоративном искусстве, в ювелирных целях.
15
Турмалин / Tourmaline
Полудрагоценный камень известен ещё со времён Древнего Рима, в русских княжествах появился в XIV столетии. Турмалин способен ионизировать воздух.
В зависимости от химического состава турмалин может быть разных цветов. От завораживающего розового до колдовского чёрного. Древние люди приписывали камню магические свойства, а сейчас он активно применяется в медицине.
14
Эвклаз / Euclase
Редчайший силикат впервые описал в 1792 году француз Рене-Жюст Гаюи. По внешнему виду эвклаз напоминает аквамарины, но уступает им в качестве.
Эвклаз сложен в обработке, так как имеет хрупкую структуру. Красивый камень с уникальной расцветкой украшает многие геологические коллекции музеев мира. Ювелиры, решившиеся сделать огранку, используют эвклаз в своих изделиях из серебра и золота.
13
Гелиодор / Goldenberyl
Золотисто-жёлтый минерал в Древней Греции называли «Даром Гелиоса». Крупнейшее месторождение гелиодора было обнаружено только в Конго в 1910 году.
В Средние века его использовали для проведения магических обрядов, а сейчас гелиодор применяют в изготовлении ювелирных изделий. Из-за своего химического состава легко поддаётся огранке.
12
Шпинель / Spinel
Название минерала пришло в геологию из немецкого языка, и буквально означает «шип» или «колючка». Большие месторождения обнаружены в россыпях в Юго-Восточной Азии. Встречается в Бразилии.
Искусственную шпинель используют в качестве огнеупорного материала, в производстве керамики и лакокрасочных материалов. К удивлению редакции, слово шпинель правильно употреблять в женском роде.
11
Морганит / Morganit
В народе его называют аметист-бальзанит, а вот своё научное наименование получил в честь американского коллекционера и известного в начале ХХ века банкира Джона Моргана.
Русские геологи называли его воробьевитом, в честь русского геолога Виктора Воробьёва. Довольно редкая в природе разновидность берилла, в которой содержится большая примесь марганца, который придаёт морганиту удивительный фиолетово-красноватый оттенок.
10
Берилл / Beryl
Разновидности: Аквамарин, Изумруд, Гелиодор
Его название с латинского языка переводится как «драгоценный камень цвета морской волны». Огромные залежи берилла находятся в странах латинской Америки и на Урале.
Чарующие своими оттенками и формой самоцветы активно применяются при изготовлении ювелирных украшений, декоративно-прикладном искусстве для изготовления резных шкатулок и ожерелий.
9
Топаз / Topaz
Редкий силикат выступает одним из самых популярных и любимых цветных драгоценных камней в мире. Приобрёл большую популярность благодаря своим красивым