Мо́шівська шкала твердоспíбного́сті та перевірка змащуванням мінералів

Десять посилань

Мопс створив цю шкалу з десяти загальних мінералів, які легко отримати та ідентифікувати. На найм’якшому кінці знаходиться тальку (твердість 1), гідроксид магнію, настільки м’який, що його можна пошкодити пальцем або навіть відчувається як жирний. Потім йде гіпс (2), все ще достатньо м’який для позначення пальцем, а далі – вапняк (3), який відомий тим, що шипить у розведеному кислотному середовищі та може бути пошкоджений монетою з міді. Флоріт (4) цінується колекціонерами за свої яскраві кольори та кубічні кристали, а опаліт (5) є основою емалі зубів і кісток. Переходячи на твердіший бік шкали, ортоклазова польовий шпат (6) є поширеним мінералом, що утворює скелю граніту, а кварц (7), один із найпоширеніших мінералів земної кори, достатньо твердий, щоб подряпати звичайне скло та сталь. Топаз (8) є популярним каменем, цінним за свою чистоту та колірну гаму, корundum (9) включає коштовні камені рубін і сапфір, а на вершині знаходиться діамант (10), найтвердіший природний матеріал, відомий людству. Кожен мінерал у цій послідовності був обраний не тому, що кроки рівномірно розставлені фізично, а тому, що кожен з них легко отримати, ідентифікувати та надійно подряпати свого попередника, одночасно піддаючись подряпинці від свого наступника. Мопс свідомо вибрав мінерали, які були достатньо поширені для будь-якого мінералога його епохи, щоб отримати повний набір порівняння, що й пояснює широке поширення та використання шкали сьогодні серед геологів, ювелірів і вчителів.

Як насправді працює правило подряпин

Логіка тестування за шкалою Mohs надзвичайно проста, і це та сама логіка, яку цей симулятор дозволяє вам протестувати безпосередньо. Якщо мінерал A має вищий номер Mohs, ніж мінерал B, то A залишить видиму подряпину на B, але B не залишитиме подряпини на A. Якщо два мінерали мають однаковий рівень твердості, кожен може лише трохи потертися один об одного, оскільки їхня стійкість до абразії в основному пов'язана. Це суто відносна, парна порівняння. Воно не вимірює, з якою силою потрібно прикласти зусилля, наскільки глибока подряпина або скільки матеріалу видалено. Воно відповідає лише на питання «так» чи «ні» щодо того, яке поверхневе покриття віддає перевагу іншому. Для проведення справжнього тесту подряпин геолог обирає свіжу, незмінену поверхню невідомого мінералу, сильно притискає до нього посилання або край і змушує його ковзати одним твердим рухом. Потім поверхня оглядається, зазвичай після того, як будь-який пил видалено, оскільки мінерал може залишати слід свого м'якшого матеріалу, який виглядає лише як подряпина. Істинна подряпина — це постійна западина, яка залишається навіть після очищення поверхні. Тестувальники зазвичай працюють з предметом відомої або підозрюваної твердості та коригують вгору чи вниз, обмежуючи невідому твердість між двома посиланнями, комбінуючи її з кольором, блиском, розломом і кристальною формою. Оскільки принесення повного набору з десяти мінералів у поле є непрактичним, щоденні предмети часто використовуються як хороші приблизники, нігтик приблизно 2,5, монета з міді приблизно 3,5, сталеве лезо ножа або звичайна цвях приблизно 5,5 і смужка скла також приблизно 5,5. Ці заміни дозволяють геологу звузити твердість невідомого зразка до діапазону від одного або двох кроків у полі, який, комбінований із кольором, блиском, розломом і кристальною формою, часто достатньо для впевненого визначення без використання лабораторних інструментів.

Використання шкали в польових умовах

Визначення мінералів на місці рідко покладається виключно на твердість, але тест на зі scr івання залишається найшвидшим та найбільш рішучим єдиним підсказом, який може отримати геолог, не маючи іншого обладнання, окрім власної кишені. Уявіть собі, що ви берете незнайомий прозорий кристал. Швидке проведення по ньому пальцем не залишає слідів, що одразу виключає тальку та гіпс. Кусочка мідного кільця також не змазує його, що виключає кальцит. Але леззійка сталевого ножа залишає слід, який розміщує мінерал десь між приблизно 4 і 5,5 за шкалою, що відповідає флюориту або апатиту, а не кварцу чи польовому мірку. У поєднанні з кольором кристала, його полімбіруванням та можливим тестом на розлучення на безбарвному керамічному посуді, це значно звужує кількість кандидатів. Саме тому твердість Мосса залишається частиною стандартного набору інструментів для ідентифікації мінералів, вивчених у початкових геологічних курсах по всьому світу, поряд з блиском, розлученням, розчиненням, тріщинням та густиною. Особливо це цінно, оскільки не потребує реагентів, електрики чи лабораторного доступу, лише невеликий набір еталонних об'єктів або кілька повсякденних предметів. Ювеліри використовують аналогічний підхід при оцінці необроблених каменів, оскільки міцність коштовності для ювелірних вставок значною мірою залежить від її стійкості до звичайного абразивного впливу пилу, який переважно складається з кварцу за твердістю 7. Саме тому кільця, вставлені з м'яких каменів, таких як опал абоturquoise, потребують більш обережного поводження, ніж ті, вставлені із сапфіра чи діаманта. Простота тесту на зі scr івання є його головним обмеженням: він нічого не говорить про міцність мінералу, тобто його стійкість до розтріскування та тріщин при ударах, що є пов'язаною, але відмінною властивістю, тому мінерал може бути дуже твердим, але все ще крихким і легко ламається різким ударом.

Чому це важливо

Цей ефект пояснює, що шкала Моса є лише відносною та нелінійною. Важливо розуміти, що вона базується на спостереженнях за тим, як різні мінерали ріжуть один одного, а не на вимірюванні їхньої фізичної твердості. Тому не можна просто множити або ділити значення Моса для отримання інформації про відносну твердість. Наприклад, мінерал з номером 8 на шкалі Моса не обов’язково вдвічі твердіший за мінерал з номером 4. Різниця між ними може бути значно більшою або меншою залежно від конкретних мінералів та методів вимірювання. Тому, коли використовується шкала Моса, важливо пам'ятати про її обмеження та не робити надмірних узагальнень.

Поза межами геології: Щоденні застосування

Твердість Мооса показує себе далеко за межами геологокласів. Ювеліри та покупці коштовностей постійно звертаються до неї, оскільки практична зносостійкість коштовності в персні або браслеті залежить від того, наскільки добре вона протистоїть щоденному абразивному впливу пилу, який у основному складається з кварцу за твердістю 7. Саме тому м'якіші, більш делікатні камені, такі як опал (приблизно 5,5-6,5) або перлина (приблизно 2,5-4,5), частіше встановлюються в захисних обручах або використовуються для підвісок, які менше піддаються абразивному контакту, тоді як твердіші камені, такі як топаз, сапфір і діамант, добре витримують щоденний знос. Виробники скла, кераміки та промислових абразивних матеріалів також покладаються на шкалу твердості Мооса для порівняльного визначення твердості при виборі інструментів, які використовуються для різання, шліфування або полірування. Навіть просте побутове знання базується на цій шкалі: ми знаємо, що кварцові стільниці протистоять подряминами від ножа, тоді як мармурові стільниці, які в основному складаються з вапняку за твердістю 3, не протистоюють їм. Це безпосередній наслідок того, як Моос ранжував мінерали у 1812 році. Розуміння як користі, так і обмежень цієї шкали – корисний інструмент для швидкого порівняльного визначення, але не замінює точних даних про твердість при вимірюванні, коли це дійсно важливо.

Frequently asked questions

Спробуйте наживо

Усе, що вище, працює прямо у вашому браузері — відкрийте Mohs Hardness and Mineral Scratch Testing і змінюйте параметри під час роботи. Нічого не встановлюється, нічого не завантажується на сервер, уся модель живе в одній вкладці.