О природе минералов 1 Введение

6.3 Механические свойства
минералов
6.3.1 Твердость
Твердость минерала является его характерным
свойством и помогает его индентификации. Тра-
диционно твердость, которой оперируют минера-
логи, определяется путем царапания, когда оцени-
вается способность острого края одного минера-
ла оставить след на ровной поверхности другого.
Такая проверка основывается на ряде минералов,
подобранных в 1824 г. австрийским минералогом
Ф. Моосом (1773-1839) и пронумерованных им от
1 до 10 в порядке увеличения твердости. Каждый
минерал оставляет царапину на тех минералах,
которые имеют меньший номер в этой шкале, но
не производит такого воздействия на минералы с
большим номером. Эталонами послужили следу-
ющие минералы:
Шкала твердости Мооса
1. Тальк 6. Ортоклаз
2. Гипс 7. Кварц
3. Кальцит 8. Топаз
4. Флюорит 9. Корунд
5. Апатит 10. Алмаз
Моос прекрасно сознавал, что интервалы твер-
дости в его шкале неравноценны, но он отмечал,
что это не должно приуменьшить ее полезность, и
практика подтвердила его точку зрения.
К перечню эталонных минералов можно доба-
вить для удобства следующие полезные при прак-
тических определениях средства: ноготь большо-
го пальца, который у большинства людей царапа-
ет гипс, но не кальцит, хорошего качества острие
перочинного ножа, которое слегка царапает орто-
клаз, и обычное оконное стекло, которое может
царапаться ортоклазом и легко царапается квар-
цем.
Для определения твердости необходимо иметь
в своем распоряжении обломки минералов указан-
ной шкалы. Каждый обломок можно вмонтиро-
вать с помощью эпоксидной смолы в конец ко-
роткой металлической трубки, т. е. изготовить на-
бор «карандашей» для определения твердости, ко-
торыми удобно пользоваться. Для определения
твердости нужно выбрать ровную поверхность,
что бывает трудно, так как многие минералы
являются хрупкими и края их неровных участков

---

могут крошиться, что затрудняет точное опреде-
ление твердости. Когда царапина или другой отпе-
чаток оставлены на ровной поверхности, то видно,
что, несмотря на хрупкость, испытуемый минерал
поддается пластической деформации под воздей-
ствием острого края эталонного минерала. Цара-
пину следует проводить короткими осторожными
движениями, чтобы не испортить образец. Когда
проверяемый минерал близок по твердости к стан-
дарту, оставленный след необходимо слегка проте-
реть и рассмотреть под лупой, чтобы убедиться,
что царапина действительно была сделана.
Соотношение твердости по шкале Мооса
с твердостью, полученной методом
микровдавливания
Существует стандартный метод определения твер-
дости металлов посредством вдавливания в их по-
верхность под известной нагрузкой пирамидаль-
ного алмазного наконечника и последующего из-
мерения поперечника образовавшейся вмятины
(см. разд. 7.9.2). Этот метод можно с успехом при-
менить к хрупким минералам, которые испытыва-
ют пластическую деформацию под локальной на-
грузкой, и использовать для сравнения со шкалой
твердости Мооса.
Результаты опытов по проведению царапины
на металлах показывают, что твердость оставля-
ющего на их поверхности след наконечника долж-
на быть приблизительно в 1,2 раза больше твер-
дости поверхности. Если это так, то по мере воз-
растания твердости интервалы между стандарта-
ми на шкале Мооса будут систематически возра-
стать, поскольку в идеале каждый стандарт дол-
жен иметь твердость по крайней мере в 1,2 ра-
за большую, чем предыдущий. Если результаты
определения твердости входящих в шкалу Мо-
оса минералов, полученные методом микровда-
вливания (MB), сопоставить с числами, которые
им присвоил Моос, то будет видно, что интер-
валы действительно увеличиваются закономерно,
за исключением чрезвычайно большого интерва-
ла между корундом и алмазом (рис. 6.3). Хотя
в значениях твердости, найденных методом MB
различными исследователями, наблюдается неко-
торый разброс, можно говорить о том, что каж-
дый стандартный минерал шкалы Мооса вплоть
до корунда (№ 9) в 1,6 раза тверже предыдуще-
Рис. 6.3 Зависимость между шкалой твердости
Мооса и результатами, полученными методом
микровдавливания (по данным