Шкала Мооса
Шкала́ Мо́оса — минералогическая десятибалльная шкала относительной твёрдости минералов. Набор эталонных минералов для определения относительной твёрдости методом царапания. В качестве эталонов приняты 10 минералов, расположенных в порядке возрастающей твёрдости[1].
История создания[править]
В XIX веке единой системы для разделения минералов на группы не было. Фридрих Моос, вдохновлённый опытом ботаников, систематизирующих растения по схожим физическим признакам, приступил к изучению минералов в поисках общих черт, позволяющих их классифицировать. Несмотря на то, что этот метод вызывал немало споров, в итоге он принёс Моосу признание, ведь одним из ключевых физических свойств, которому он уделил особое внимание, стала твердость минералов. В 1811 году Фридрих Моос представил свою шкалу твёрдости, подробно изложенную в работе: Mohs C. F. C. Grundriss der Mineralogie. Dresden[2].
Описание[править]
Шкала Мооса включает в себя десять минералов-образцов, чья твёрдость, измеренная в условных единицах, присваивается определённым номерам. Твёрдость камня характеризует его способность противостоять другим минералам или инструментам, она отражает прочность связей между атомами в структуре вещества. Определение твёрдости по шкале Мооса обычно основывается на оценке, насколько легко обрабатываются минералы и горные породы. Если минерал оставляет царапину на эталоне, его твёрдость выше, если же он сам царапается — ниже. К примеру, если минерал не оставляет следа на кварце, но при этом царапает топаз, то его твёрдость находится между 7 и 8[3].
Эта шкала служит для приблизительной оценки относительной твёрдости минералов и применяется для оперативной идентификации. Значения от 1 до 10 соответствуют десяти распространённым минералам, начиная от талька и заканчивая алмазом. Для определения твёрдости минерала ищут самый твёрдый эталон, который он может поцарапать, или самый мягкий, который царапает его сам. Промежуточные значения твёрдости выражаются в виде десятичных дробей. Например, 8 1/2 для хризоберилла указывает на то, что он способен царапать топаз, но при этом сам царапается корундом. Гранат пироп немного превосходит кварц по твёрдости (7) и немного уступает бериллу (7 1/2), поэтому его твёрдость обозначается как 7 1/4. Следует учитывать, что скрытокристаллические, пористые и порошкообразные разновидности минералов могут демонстрировать заниженные показатели твёрдости. Так, гематит в кристаллической форме имеет твёрдость 6, а в виде красной охры — менее 4[2].
Шкала твёрдости минералов[править]
Шкалу твёрдости Мооса изображают в виде сравнительной таблицы, используя химические формулы, обрабатываемость, примеры других минералов с такой же твердостью иногда с изображения минералов[3].
| Твёрдость | Эталонный минерал | Химическая формула | Обрабатываемость | Другие минералы, с такой же твёрдостью |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Тальк | Mg3Si4O10(OH)2 | Царапается ногтем | Графит |
| 2 | Гипс | NaCl | Царапается ногтем | Галит, хлорит |
| 3 | Кальцит | CaCO3 | Царапается медной монетой | Биотит, золото, серебро |
| 4 | Флюорит | CaF2 | Легко царапается ножом, оконным стеклом | Доломит, сфалерит |
| 5 | Апатит | Ca5(PO4)3(OH,F,Cl) | С усилием царапается ножом, оконным стеклом | Гематит, лазурит |
| 6 | Ортоклаз | K[AlSi3O8] | Царапает стекло. Обрабатывается напильником | Опал, рутил |
| 7 | Кварц | SiO2 | Поддаётся обработке алмазом, царапает стекло | Гранат, турмалин |
| 8 | Топаз | Al2[SiO4](F,OH)2 | Поддаётся обработке алмазом, царапает стекло | Топаз, шпинель |
| 9 | Корунд | Al₂O₃ | Поддаётся обработке алмазом, царапает стекло | Рубин |
| 10 | Алмаз | C | Режет стекло | - |
Предназначение шкалы Мооса в современной практике[править]
В полевых условиях нередко возникает необходимость в идентификации минералов без доступа к лаборатории и специализированному оборудованию. В таких случаях геологу достаточно использовать шкалу Мооса и несколько простых предметов, которые могут оставлять царапины. Например, с помощью обычного ножа можно установить, относится ли исследуемый образец к породам, твёрдость которых превышает 5-6 единиц по Моосу. Полезно знать, что ногтем можно поцарапать гипс и минералы, менее прочные, чем он. Твёрдость ножа сопоставима с кварцем, что позволяет легко царапать стекло. Некоторые драгоценные камни также близки к кварцу по твёрдости. Отличить камень от стекла можно с помощью напильника. Если минерал имеет прочность не ниже 7 баллов по Моосу, он не поцарапает кварц, и наоборот. Гранат лишь немного твёрже кварца (7), но уступает бериллу (7,5). Тем не менее, его твёрдость также оценивается в 7,5. Таким образом, определение твёрдости минералов и горных пород в полевых условиях — вполне выполнимая задача[4].
Другие способы определения твёрдости[править]
- Метод вдавливания Виккерса. Определение твёрдости методом Виккерса основано на вдавливании в минерал алмазной пирамидки с четырьмя гранями, имеющей стандартную форму. Процесс проводится с заданной нагрузкой и выдержкой времени. После вдавливания измеряют размер образовавшегося отпечатка, и твёрдость, выражаемая в килограммах на миллиметр квадратный (кг/мм²), вычисляется как отношение приложенной нагрузки к площади поверхности отпечатка. Аналогичный метод, использующий цилиндрический штамп с плоским основанием, применяется и для оценки твёрдости горных пород — в данном случае измеряют нагрузку, необходимую для разрушения образца[5].
- Метод царапания иглами. Концом иглы, установленным под углом 30-40° к поверхности минерала, проводят черту. Метод был предложен в минераграфии Анатолием Георгиевичем Бетехтиным в 1933 году. Он предложил использовать стальную и медную иглы для определения твёрдости минералов, если осталась царапина, то твёрдость минерала ниже, чем у иглы[6].
- Метод «обратного» теста. Для оценки твердости минерала используют метод, основанный на сравнении с образцами известной прочности. Острым краем исследуемого образца проводят по последовательно расположенным пластинам из различных минералов, начиная с самых мягких. Процедуру продолжают, пока не будет обнаружена пластина, которую царапать не удается. Твёрдость образца устанавливается в диапазоне, ограниченном номером пластины, которую не удалось поцарапать, и номером предыдущей[6].
Примечания[править]
- ↑ Пекова Н. А. Шкала Мооса.. Большая российская энциклопедия (2022-10-07). Проверено 23 июня 2025.
- ↑ 2,0 2,1 Хомизури Г. П. Моос Мос Карл Фридрих Христиан. Большая российская энциклопедия - электронная версия. Проверено 23 июня 2025.
- ↑ 3,0 3,1 Корниенко А. Э. Шкала твёрдости Мооса. Относительная шкала твёрдости металлов.. Исследовательский центр Модификатор. Проверено 23 июня 2025.
- ↑ Шкала твёрдости минералов: как определить прочность по Моосу. 2cad.ru. Проверено 24 июня 2025.
- ↑ Пекова Н. А Твёрдость минералов.. Большая российская энциклопедия (2022-10-10). Проверено 24 июня 2025.
- ↑ 6,0 6,1 Твёрдость. Московский геммологический центр. Проверено 24 июня 2025.
 | Одним из источников, использованных при создании данной статьи, является статья из википроекта «Знание.Вики» («znanierussia.ru») под названием «Шкала Мооса», расположенная по следующим адресам:
Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий. Всем участникам Знание.Вики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?». |
|---|