Твёрдость — одна из самых полезных подсказок при определении минерала и одна из немногих, которые можно как следует измерить дома. Не нужны ни лаборатория, ни специальный набор. Ноготь, монета, стальной нож и кусок стекла позволят продвинуться удивительно далеко, если знать, как читать результаты.
Что измеряет шкала Мооса
В 1812 году немецкий минералог Фридрих Моос расположил десять известных минералов по устойчивости к царапанию. Каждый минерал в списке царапает те, что ниже него, и сам царапается теми, что выше. Этой шкалой геологи пользуются в полевых условиях и сегодня.
Твёрдость в этом смысле — сопротивление царапанию. Это не то же самое, что вязкость (прочность на удар). Алмаз — самый твёрдый природный минерал, но при неудачном ударе он может отколоться или расколоться по спайности. Нефрит, напротив, лишь умеренно твёрд, но очень вязок благодаря своей спутанно-волокнистой структуре.
| Твёрдость | Минерал | Простая проверка |
|---|---|---|
| 1 | Тальк | Жирный на ощупь; легко царапается ногтем |
| 2 | Гипс | Царапается ногтем |
| 3 | Кальцит | Царапается медной монетой, но не ногтем |
| 4 | Флюорит | Легко царапается стальным ножом |
| 5 | Апатит | Царапается ножом с некоторым усилием |
| 6 | Ортоклаз (полевой шпат) | Царапает стекло; царапается стальным напильником |
| 7 | Кварц | Легко царапает стекло и сталь |
| 8 | Топаз | Царапает кварц |
| 9 | Корунд (рубин, сапфир) | Царапает топаз |
| 10 | Алмаз | Царапает всё остальное |
Шкала порядковая, а не равномерная
Числа показывают порядок, а не равные шаги. Разрыв между 9 (корунд) и 10 (алмаз) намного больше, чем между 1 и 2. При измерении лабораторными приборами алмаз оказывается в несколько раз твёрже корунда. Для определения это почти не важно, но объясняет, почему самоцветы «твёрдостью 9» всё равно легко уступают алмазным инструментам.
Домашний набор для проверки твёрдости
Эти повседневные предметы заполняют промежутки между эталонными минералами. Значения приблизительные, потому что металлы и стекло различаются по составу.
- Ноготь: около 2,5
- Медная монета: около 3–3,5. Многие современные монеты сделаны из стали или цинка с покрытием, поэтому результаты разнятся; надёжнее всего старая цельномедная монета.
- Лезвие стального ножа или железный гвоздь: около 5–5,5
- Стекло (пластина или бутылка): около 5,5
- Стальной напильник или закалённая инструментальная сталь: около 6,5
- Неглазурованная фарфоровая плитка (бисквит): около 6,5–7
- Кусочек кварца: 7
Уже с этими предметами можно разделить большинство минералов на полезные группы: мягче ногтя, между ногтем и монетой, между монетой и стеклом и твёрже стекла. Последнее разделение — царапает минерал стекло или нет — одна из самых часто используемых проверок в любом определителе.
Как правильно провести пробу на царапание
- Выберите свежий, чистый, незаметный участок. Выветренные поверхности часто мягче свежего минерала под ними. Выберите край или нижнюю сторону, чтобы царапина не испортила образец.
- Крепко прижмите образец к столу. Если используете стекло, положите его плашмя на стол, а не держите в руке, и заклейте острые края скотчем.
- Прижмите острие пробного инструмента к поверхности и проведите им примерно на сантиметр с сильным ровным нажимом. Не стучите и не пилите туда-сюда.
- Протрите участок влажным пальцем и рассмотрите его в лупу.
- Проверьте в обе стороны. Если инструмент царапает камень, попробуйте поцарапать камнем инструмент. Два материала близкой твёрдости могут слегка царапать друг друга.
Царапина или черта? Не обманите себя
Большинство ошибок при проверке твёрдости возникает, когда след принимают за царапину. Прежде чем записать результат, разберитесь, что именно перед вами:
- Настоящая царапина — бороздка, которую можно нащупать ногтем. Она не стирается, а в лупу у неё видны острые края.
- Металлический след появляется, когда мягкий инструмент, например монета, стирается о более твёрдый камень. Он выглядит как серая или медная линия и стирается. Это камень поцарапал монету, а не наоборот.
- Порошковая черта появляется, когда мягкий минерал оставляет свой порошок на более твёрдой поверхности — то же самое происходит при проверке цвета черты. Белая меловая линия на стекле обычно означает, что ваш минерал мягче стекла. Сотрите её и проверьте, есть ли бороздка.
- Осыпающиеся зёрна могут создать впечатление мягкой породы. В крупнозернистом песчанике, например, нож может выбивать отдельные зёрна кварца, не царапая их, потому что связующий их цемент слаб. Всегда проверяйте одно минеральное зерно, а не породу целиком.
Если сомневаетесь, повторите проверку на другом участке. Значение имеют только устойчивые результаты.
Проверяйте минерал, а не породу
Горная порода — смесь минералов, часто разной твёрдости. В граните есть кварц (7), полевой шпат (6) и слюда (около 2,5–3), поэтому он может дать три разных ответа в зависимости от того, где вы царапаете. Найдите в лупу одно зерно и проверьте его. Если вы ещё выясняете, что у вас за камень, начните со статьи о том, как определить камень.
У некоторых минералов не одна твёрдость
Некоторые минералы заметно твёрже в одном направлении, чем в другом. Классический пример — кианит: нож царапает его вдоль удлинённых пластинчатых кристаллов, но не поперёк. Небольшие различия на разных гранях есть и у кальцита. Такое встречается нечасто, но об этом полезно знать, если результаты кажутся противоречивыми.
Частые загадки, которые решает твёрдость
- Кварц или кальцит: кварц царапает стекло, а кальцит не царапается ногтем, но легко царапается ножом. Читайте статью «Кварц, кальцит или стекло?»
- Пирит или золото: у пирита твёрдость около 6–6,5, и он хрупкий. У золота около 2,5–3, и оно настолько мягкое, что на нём остаётся вмятина от булавки.
- Флюорит или аметист: оба бывают фиолетовыми; у флюорита твёрдость 4, у кварца — 7.
- Стеклянные имитации или самоцветы: твёрдость большинства стёкол около 5,5, поэтому многие имитации мягче самоцвета, который они изображают. Читайте статью «Настоящие и поддельные кристаллы».
Когда не стоит царапать
Проба на царапание — необратимое повреждение. Откажитесь от неё или доверьте её профессионалу, если:
- Это огранённый самоцвет, ювелирное украшение или полированное изделие.
- Это красивый кристаллический образец, который потеряет привлекательность от любого следа. Читайте статью «Ценный ли мой камень?»
- Это может быть метеорит, который нужно сохранить целым для проверки.
- Порошок минерала может быть опасен. Некоторые минералы содержат токсичные элементы, а некоторые волокнистые минералы нельзя скоблить или шлифовать. Работайте на маленьком участке и потом вымойте руки.
Совет: держите в коробке крошечный подписанный набор: старую медную монету, стальной гвоздь, маленький квадрат стекла с заклеенными краями, неглазурованную плитку и кварцевую гальку. С этими пятью предметами можно определить диапазон твёрдости большинства минералов, которые вам попадутся.
Твёрдость — подсказка, а не ответ
Значение твёрдости сужает круг вариантов, но одно и то же число бывает у многих несвязанных минералов. Сочетайте его с цветом черты, блеском, спайностью, плотностью и формой кристаллов, чтобы ответ был уверенным. Приложение вроде AI Stone указывает ожидаемую твёрдость по Моосу для предложенного варианта и простыми словами объясняет, что это значит на практике, но измерить твёрдость по фото нельзя. Ваша проба на царапание — это способ проверить, подходит ли подсказка к камню у вас в руке.