Для чего нужна шкала мооса

Записки камнерезчика. Для чего нужна шкала Мооса?

Для камнерезчика очень важно знать твердость обрабатываемых минералов. Почему? Потому что от твердости камня в первую очередь зависит трудоемкость его обработки (сколько времени и усилий будет затрачено на обработку минерала, какой инструмент понадобится, как лучше «раскрыть» камень).

А для драгоценных камней твердость очень важна еще и потому, что именно твердость определяет долговечность самоцвета, от твердости зависит долговечность полировки камня (в таких случаях говорят, что камень «хорошо держит полировку») и его блеск.

Что такое твердость минерала? В минералогии мирно сосуществуют несколько определений твердости минералов, например, такое: твердость камня — это сопротивление, которое оказывает его поверхность при попытке поцарапать ее другим камнем или иным предметом.

Для измерения твердости минералов делались попытки применить всевозможные методы, основанные на сопротивлении камней царапанию, истиранию, сверлению, деформации поверхности… Но все эти попытки не имели успеха. Нужен был простой, надежный и всем доступный метод. И вот наконец, чтобы упростить различение минералов по твердости, в 1811 г. немецким минералогом Фридрихом Моосом (F. Mohs) была предложена шкала твердости, которая широко применяется до сих пор, повсюду и всеми — геологами, минералогами, камнерезчиками, ювелирами. Эту шкалу стали называть шкалой твердости минералов, или шкалой Мооса.

Шкала Мооса — это минералогическая шкала твердости, набор эталонных минералов для определения относительной твердости методом царапания. В качестве эталонов приняты 10 минералов, расположенных в порядке возрастающей твердости:

1. Тальк.
2. Гипс (каменная соль).
3. Кальцит (известковый шпат).
4. Флюорит (плавиковый шпат).
5. Апатит.
6. Полевой шпат.
7. Кварц.
8. Топаз.
9. Корунд.
10. Алмаз.

Твердость минерала по шкале Мооса выражают номером соответствующего минерала-эталона, например, твердость талька — 1, алмаза — 10, апатита — 5. Если какой-либо минерал оставляет царапину на эталонном минерале, например, на апатите, то твердость его больше или равна 5. Если минерал оставляет царапину на каком-либо эталонном минерале и сам «царапается» этим минералом, то твердость обоих минералов считают одинаковой.

Шкала Мооса очень удобна для практического применения, однако величина твердости, определяемая с ее помощью, весьма относительна и неточна. Более точное определение твердости производится, например, с помощью склерометра. Следует помнить, что номер по шкале Мооса указывает только на порядок в распределении минералов по твердости (мягче, тверже, такой же), но не имеет какого-либо количественного значения.

Для практических («походных») целей можно запомнить, что:
— человеческий ноготь оставляет царапину на гипсе (и более мягких минералах);
— кусочек обычного оконного стекла немного мягче полевого шпата;
— лезвие стального ножа немного тверже полевого шпата, но немного мягче кварца.

Так как различные виды драгоценных камней имеют по меньшей мере такую же твердость, как и кварц (7), их легко можно отличить от внешне похожих на них «мягких» стеклянных изделий, имитирующих драгоценные камни, с помощью напильника (надфиля). До того, как ввели в употребление рефрактометр, это был практически единственный метод проверки ограненных камней.

Источник

Для чего нужна шкала Мооса

Для измерения твердости минералов делались попытки применить всевозможные методы, основанные на сопротивлении камней царапанию, истиранию, сверлению, деформации поверхности… Но все эти попытки не имели успеха. Нужен был простой, надежный и всем доступный метод. И вот наконец, чтобы упростить различение минералов по твердости, в 1811 г. немецким минералогом Фридрихом Моосом (F. Mohs) была предложена шкала твердости, которая широко применяется до сих пор, повсюду и всеми – геологами, минералогами, камнерезчиками, ювелирами. Эту шкалу стали называть шкалой твердости минералов, или шкалой Мооса.

Шкала Мооса – это минералогическая шкала твердости, набор эталонных минералов для определения относительной твердости методом царапания. В качестве эталонов приняты 10 минералов, расположенных в порядке возрастающей твердости:

2. Гипс (каменная соль).

3. Кальцит (известковый шпат).

4. Флюорит (плавиковый шпат).

Твердость минерала по шкале Мооса выражают номером соответствующего минерала-эталона, например, твердость талька – 1, алмаза – 10, апатита – 5. Если какой-либо минерал оставляет царапину на эталонном минерале, например, на апатите, то твердость его больше или равна 5. Если минерал оставляет царапину на каком-либо эталонном минерале и сам «царапается» этим минералом, то твердость обоих минералов считают одинаковой.

Шкала Мооса очень удобна для практического применения, однако величина твердости, определяемая с ее помощью, весьма относительна и неточна. Более точное определение твердости производится, например, с помощью склерометра. Следует помнить, что номер по шкале Мооса указывает только на порядок в распределении минералов по твердости (мягче, тверже, такой же), но не имеет какого-либо количественного значения.

7. Что такое «горная порода», «грунты»?

Горные породы — природная совокупность минералов более или менее постоянного минералогического состава, образующая самостоятельное тело в земной коре. Планеты и другие твёрдые космические объекты состоят из горных пород.

По происхождению горные породы делятся на три группы: магматические (эффузивные и интрузивные), осадочные и метаморфические. Магматические и метаморфические горные породы слагают около 90 % объёма земной коры, однако, на современной поверхности материков области их распространения сравнительно невелики. Остальные 10 % приходятся на долю осадочных пород, занимающие 75 % площади земной поверхности.

Грунт — любые горные породы, почвы, осадки, техногенные (антропогенные) образования, представляющие собой многокомпонентные, динамичные системы, являющиеся компонентами геологической среды и объектом инженерно-хозяйственной деятельности человека.

Различают: скальные и полускальные грунты — монолитные грунты с жесткими структурными связями;

скалистые грунты • крупнообломочные (хрящевые) грунты • песчаные грунты • глинистые грунты • наносные и осадочные грунты • илистые грунты • просадочные грунты • набухающие грунты • торфянистые грунты и пылеватые пески • насыпные грунты • вечномерзлые грунты • засоленные грунты.

8.Каково различие между грунтом и горной породой?

9.Что такое текстура и структура горных пород?

Текстура магматических пород зависит от особенностей кристаллизации, от способа заполнения пространства массой породы вследствие процессов, происходящих в расплаве до застывания или во время кристаллизации, и от формы отдельности, возникающей вследствие охлаждения застывшего расплава или под влиянием внешних воздействий во время кристаллизации и после её окончания.

В осадочных породах выделяют текстуры первичные — возникающие в период седиментации (например, слоистые) или в ещё не отвердевшем, пластичном осадке (например, подводнооползневые) и вторичные — образующиеся в стадию превращения осадка в горную породу, а также при её дальнейших изменениях (диагенез, катагенез, начальные стадии метаморфизма).

Первичные текстуры осадочных пород образуются в результате воздействия на осадки механических факторов (абиогенные текстуры). Среди первичных выделяют текстуры, приуроченные к поверхности напластования преимущественно мелкообломочных пород (знаки ряби, трещины усыхания, следы жизнедеятельности организмов).

Источник

Что такое шкала Мооса и как по ней определить подделку

При характеристике каждого самоцвета описывается его твёрдость по шкале Мооса. А известно ли вам, почему именно по ней сравниваются все минералы и что значат указанные цифры?

Предлагаем расширить свой кругозор.

История вопроса

Метод определения устойчивости к царапанью минералов и соответствующая шкала появилась только в XIX веке. Основной вклад внёс учёный, именем которого и названа таблица – Карл Фридрих Моос.

Первые попытки

Ещё с древности философы и алхимики замечали, что минералы различаются между собой не только цветом, но и прочностью. Одни буквально крошатся в руках, а другие царапают даже металлы.

Учёные Средних веков пытались классифицировать камни по субъективным впечатлениям об их хрупкости. Затем стали применять напильник: им пытались распилить камень. Если это получалось, то минерал считался хрупким, если нет, твёрдым.

Так продолжалось до тех пор, пока в 1811 году Фридрих Моос не предложил определять прочность путём царапанья минералов образцами с известными показателями.

Заслуга Вернера

В 1722 г. математик из Франции Рене Реомюр, а в 1724 г. в Германии Абраам Вернер высказали идею царапать камни другим минералом, признанным наиболее твёрдым из всех пород. Но они не довели дело до конца, определяя прочность небольшого числа минералов. Систематизировать их Вернер стал не только по твёрдости, но и по цвету, запаху, весу и даже вкусу.

При его жизни все минералы делились на 4 группы:

Позже именно этот способ царапанья минералов эталоном с известной прочностью лег в основу определения твёрдости Моосом. Таким образом, Вернера можно назвать идейным вдохновителем создателя таблицы, но вся слава досталась именно Моосу.

Суть метода и поиски учёных

Принцип метода оказался прост: Моос взял гипс и не смог им поцарапать ни один другой камень. Его твёрдость он условно определил как 1.

Следующие минералы он расположил в порядке возрастания твёрдости. Последним камнем под номером 10 оказался алмаз, который не мог поцарапать ни один другой самородок.

Например, твердость равна 7 в том случае, если ни исследуемый самоцвет, ни кварц не повреждают друг друга.

Выбранные эталоны

Учёный выбрал 10 минералов, соответствие одному из которых и называется твёрдостью по шкале Мооса.

В таблице перечислены минералы – эталоны твёрдости.

Количественные величины

Шкала Мооса – отражение относительной прочности камней. То есть, если на первом месте стоит тальк, а на 10 – алмаз, то это не значит, что разница между их твёрдостью кратна всего 10.

На самом деле алмаз твёрже талька в 1500 раз. Измеряется абсолютная твёрдость всех самородков на специальных приборах – склерометрах.

Вот так выглядит расширенная таблица минералов с абсолютными показателями.

Кажущиеся недостатки

Несмотря на условность показателей, все попытки доработать шкалу не получали признания. Учёным казалось неверным брать за эталон кальцит из-за того, что его твёрдость меняется. Но аналогичный ему минерал галенит также не стал идеальным по этому показателю.

Поэтому единственной признанной во всем мире системой классификации минералов по твёрдости остается шкала Мооса.

Научные изыскания

Существуют и другие классификации минералов по твёрдости: Кнупа, Бринеля, Роквела или Виккерса. В их основу положена устойчивость камня не к царапанью, а к вдавливанию.

Измерение производится на специальном приборе, надавливающем на минерал с заданной силой. По формуле на основании силы и соответствующей ей глубины ямки рассчитывается прочность. Аппараты различаются между собой, поэтому и цифры получаются разные, не позволяя сравнивать величины разных методов.

Другие учёные придумали технически более сложные способы расчёта. Несмотря на точность показателей, большинству людей понятнее и привычнее сравнивать твёрдость камней по шкале Мооса.

Шкала твёрдости Мооса для металлов

Царапать можно не только минералы, но и металлы. Определение их твёрдости необходимо в машиностроении, на промышленных предприятиях.

Что это такое

Принцип для металлов аналогичен шкале минералов. Первое место в ней занимает олово с показателем 1,5, а на последнем – карбид вольфрама с твёрдостью 9. Сталь по шкале Мооса располагается в середине (4–4,5), с ней часто делают сплавы для повышения прочности мягких металлов.

Почему нужно знать твёрдость металлов

От показателя зависит:

Металлические сплавы

Для ювелирных изделий чаще всего используются сплавы драгоценных металлов. Смешивание мягкого и дешёвого металла с более твёрдым способно повысить прочность сплава, не увеличивая его стоимость.

Шкала Мооса для минералов

Шкала, предложенная Карлом Моосом, позволяет отнести минерал к тому или иному классу и сравнить их между собой. Важно понять, что она относительна, а абсолютная твёрдость измеряется только прибором под названием склерометр.

Понятие твёрдость минерала

Твёрдостью минерала в научной терминологии обозначается свойство предмета сопротивляться внедрению другого твёрдого тела.

Принцип работы по шкале

Умея работать со шкалой, легко вычислить класс, к которому принадлежит найденный материал.

Например, геолог во время работы находит самородок. Помимо внешних характеристик он может определить твёрдость, проведя по камню лезвием ножа. Если на нём не остаётся царапины, то показатель выше 6. Затем этим самоцветом пробуют повредить стекло: в зависимости от результата присваивается показатель прочности.

Возможность определения класса минерала подручными средствами

Принципом определения прочности минералов по Моосу в настоящем активно пользуются геологи, археологи, искатели драгоценных минералов. Камнерезы определяют возможность обработки породы тем или иным минералом.

Например, твёрдость гранита по шкале Мооса 5–7, что позволяет инструментами на его основе обрабатывать многие самородки. При отсутствии эталона используются соответствующие им по прочности подручные материалы.

Имитации камней

Умея пользоваться шкалой и зная её показатели, можно отличить подделку от натуральных камней. Так, обычный напильник может легко повредить подделку из стекла, а вот драгоценный камень останется целым.

Замечания

Шкала позволяет оценить прочность материала лишь приблизительно и сравнить образцы между собой.

Непостоянная величина

Изобретенная Моосом шкала не учитывает слоистое строение некоторых камней и различия в спайности пород. Поэтому при повреждении разных участков одного и того же минерала показатели твёрдости могут различаться.

На показатель влияют примеси в самоцвете, вариации ориентации кристаллической решётки.

Между целыми числами

Не каждый минерал относится к строго определённой группе. Самоцветам присваивается дробный показатель. Пример: твёрдость агата по шкале Мооса 6,5. Следовательно, он повреждает ортоклаз, но и следующий эталон – кварц –царапает агат.

Источник

Шкала Мооса

Шкала Мооса

Шкала Мооса – это таблица относительной твёрдости минералов. Разработанная и предложенная ещё в 1811 году, она, как и сам метод выявления твёрдости, быстро получили признание у геммологов и используются до сих пор. Главной причиной такой популярности является лёгкость способа определения твёрдости, при котором отсутствует необходимость использовать специализированные средства.

Суть метода Шкала Мооса

Предложенный Фридрихом Моосом способ выявления прочности весьма оригинален – процарапывание исследуемого минерала материалом с известной твёрдостью. По реакции материала можно определить, является ли исследуемое вещество твёрже или мягче своего определителя. Способ оценки весьма груб, но в достаточной мере эффективен и прост, когда необходимо проверить качество камня.

Важно иметь в виду, что шкала твёрдости Мооса является лишь сравнительной таблицей, линейной шкалой твёрдости она не является, и какого-либо количественного значения не имеет.

Также следует помнить, что, благодаря кристаллической структуре, твёрдость минералов, в различных направлениях спайности, может сильно отличаться. Кроме того, один и тот же кристалл может иметь разную твёрдость из-за различий в составе, и некоторых иных факторов. Несмотря на то, что многие камни имеют твердость довольно широкого диапазона, шкала Мооса с успехом применяется до сих пор.

Эталоны шкалы твердости по шкале Мооса

Шкала Мооса включает в себя 10 пунктов, каждый из которых соответствует определённому минералу. От самого мягкого до самого твёрдого минерала эта шкала выглядит следующим образом:

Поскольку большинство материалов, твёрдость которых можно определить по этой шкале, обычно колеблется от двух до шести, их удобно определять подручными средствами, хотя они не всегда бывают достаточно точными.

Начинать проверку стоит со стекла, ведь оно стоит в центре данной шкалы.

Источник

Что такое шкала Мооса?

Почему вас должна волновать шкала Мооса? Люди постоянно спрашивают меня о твердости драгоценных камней. Они знают, что некоторые драгоценные камни тверже, чем другие, но понятия не имеют, как это определить.

Ювелирная промышленность использует измерения по шкале Мооса, чтобы помочь вам выбрать драгоценный камень, который будет соответствовать вашему образу жизни.

Все о шкале твердости Мооса

Еще в 1812 году немецкий геолог по имени Фридрих Моос создал шкалу твердости («царапины на камне»). Чем меньше «царапается» драгоценный камень, тем выше его рейтинг.

Шкала Мооса заключается в измерении твердости драгоценного камня в сравнении с прочностью. Алмаз возглавляет шкалу – 10. Тальк внизу (1). Ничего, кроме другого алмаза не поцарапает алмаз. Почти все царапает тальк. Топаз (8 по шкале Мооса) поцарапает кварц (7 по шкале Мооса), но не наоборот.

Твердость по шкале Мооса – это способность сопротивляться царапинам. Вот и все. Больше ничего.

Но, например, бриллиант (10) в четыре раза тверже корунда (9), но корунд всего в два раза тверже топаза (8).

Многие люди, глядя на шкалу Мооса не понимают, что это неравномерные уровни твердости от одного драгоценного камня к другому. Да, в этом нет ничего линейного.

Просто один тип драгоценного камня тверже, чем другой. Два драгоценных камня на расстоянии в одну точку друг от друга по этой шкале могут быть либо почти одинаковыми, либо сильно отличаться.

Долговечность и твердость драгоценных камней одно и то же?

Нет! То, что конкретный драгоценный камень занимает более высокое место на шкале Мооса, не означает, что он тверже или долговечнее, чем другой драгоценный камень.

Примером этого является цаворит. Это более мягкий драгоценный камень в диапазоне твердости 6,5 — 7 по шкале Мооса и легко царапается, однако он прочен. Вы можете его разбить, но он не будет давать трещины в стороны.

Затем есть танзанит, который по шкале Мооса равен 6,5 — 7. Но он отличается от цаворита в том же диапазоне 6.5 — 7. Танзанит имеет ту же оценку «твердость» по шкале, но он определенно не так долговечен, как цаворит.

Я случайно уронила овальный танзанит на деревянную столешницу, и он сильно скололся. Мне пришлось разрезать его, как грушу. Но танзанит – это великолепный драгоценный камень, поэтому я смирилась с его идеальным расщеплением!

Расщепление в драгоценных камнях: почему это важно

Атомы часто выстраиваются в линию вдоль той или иной плоскости. Мы называем это «расщепляющиеся плоскости», драгоценные камни имеют тенденцию ломаться или «расщепляться» вдоль этих плоских внутренних поверхностей. Некоторые драгоценные камни ломаются или расщепляются намного легче, чем другие, в зависимости от этой кристаллической структуры.

Несмотря на то, что сталь молота составляет всего 5,5 по шкале Мооса, она может разбить алмаз (10). Сталь не может поцарапать алмаз, но она может сломать драгоценный камень вдоль его плоскости расщепления.

Интересно, что жадеит и нефрит крепче алмаза, поэтому эти минералы можно вырезать в таких замысловатых и детализированных скульптурах. 5 000 лет назад нефрит начали использовать для изготовления инструментов. Нефрит использовался при изготовлении первых топоров. Вот это прочность! Нефрит в 6-6,5 по шкале Мооса не так тверд, как алмаз, но он долговечнее его.

Использование шкалы Мооса для выбора драгоценных камней в кольцах

Твердость и долговечность являются важными соображениями в ювелирном деле, особенно в отношении колец. Шкала Мооса скажет вам о твердости, но не о прочности драгоценного камня. Но это инструмент, который у нас есть, и поэтому мы его используем.

Поскольку кольца имеют тенденцию соприкасаться с твердыми поверхностями – гранитными столешницами, металлическими дверными ручками, другими кольцами (например, с драгоценными камнями ниже по шкале Мооса) – со временем они будут царапаться и становиться «мутными». Примеры мягких драгоценных камней: опалы, гранаты и изумруды.

С другой стороны, драгоценные камни на высоких отметках шкалы, такие как алмазы, рубины и сапфиры, будут сохранять свой блеск гораздо дольше и будут более устойчивыми к повреждениям твердыми поверхностями.

Как мы узнаем о долговечности драгоценных камней?

Расщепление драгоценного камня влияет на то, как он будет вести себя при ударах. Эта информация приведена во многих технических руководствах по драгоценным камням. Проконсультируйтесь с геммологом. Многие ювелиры также могут рассказать о прочности драгоценного камня, который вы рассматриваете.

Источник