Записки камнерезчика. Для чего нужна шкала Мооса?

English version

***

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 сохранения полировки камня (в таких случаях говорят, что камень «хорошо держит полировку») и его блеск.

Что такое твердость минерала и как ее измерить

Что такое твердость минерала? В минералогии мирно со-существуют 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, кто работает с минералами, – геологами, минералогами, камнерезчиками, ювелирами. Эту шкалу стали называть шкалой твердости минералов, или шкалой Мооса.

Кто такой Моос

Карл Фридрих Христиан Моос [Мос] (нем. Carl Friedrich Christian Mohs; 29 января 1773 г., Гернроде, Германия – 29 сентября 1839 г., Агордо, Италия) – немецкий минералог и геолог. Учился в Галле и Фрейберге. В 1812 г. стал профессором в Граце, в 1818 г. переехал в Горную академию в Фрейберг, в 1826 г. – в Вену.

Что такое шкала 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, Mg₃Si₄O₁₀(OH)₂; царапается ногтем.

2. Гипс (каменная соль), CaSO₄•2H₂O; царапается ногтем.

3. Кальцит (известковый шпат), CaCO₃; царапается медной монетой.

4. Флюорит (плавиковый шпат), CaF₂; царапается ножом, кусочком оконного стекла.

5. Апатит, Ca₅(PO₄)₃(F, Cl); царапается ножом, кусочком оконного стекла.

6. Полевой шпат, KAlSi₃O₈; царапается напильником.

7. Кварц, SiO₂.

8. Топаз, (Al₂SiO₄(OH, F)₂.

9. Корунд, Al₂O₃.

10. Алмаз, C; самый твердый минерал.

Как пользоваться шкалой Мооса

Значения шкалы от 1 до 10 соответствуют 10-ти достаточно распространенным минералам – от талька до алмаза. При этом твердость минерала по шкале Мооса определяется номером соответствующего минерала-эталона, например, твердость талька – 1, алмаза – 10, апатита – 5. Твердость испытуемого минерала определяется путем поиска самого твердого эталонного минерала, который оставляет царапину на испытуемом минерале; и/или самого мягкого эталонного минерала, на котором оставляет царапину испытуемый минерал. То есть, испытуемый минерал либо царапает эталонный (при этом его твердость по шкале Мооса выше/равна эталонному), либо царапается эталонным минералом (при этом его твердость ниже/равна твердости эталонного минерала). Если минерал оставляет царапину на каком-либо эталонном минерале и сам «царапается» этим минералом, то твердость обоих минералов считают одинаковой.

Например, если испытуемый минерал царапается апатитом, а сам оставляет царапину на флюорите, то его твердость находится в диапазоне от 4 до 5.

Шкала Мооса очень удобна для практического применения, – для грубой сравнительной (относительной) оценки твердости материалов по системе «мягче-твёрже»: номер по шкале Мооса указывает только на порядок в распределении минералов по твердости (мягче, тверже, такой же), но не имеет какого-либо количественного значения. Следует помнить, что величина твердости, определяемая с помощью шкалы Мооса, весьма относительна и неточна. Более точное определение твердости производится, например, с помощью склерометра.

Для практических («походных») целей можно запомнить, что:

– человеческий ноготь имеет твердость по шкале Мооса – 2,5; оставляет царапину на гипсе (и более мягких минералах);

– медная монета имеет твердость по шкале Мооса – 3,5; тверже кальцита, но мягче флюорита;

– кусочек обычного оконного стекла и лезвие перочинного ножа имеют твердость по шкале Мооса – 5,5; немного мягче полевого шпата;

– напильник имеет твердость по шкале Мооса – 6,5; 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.

Валерий Сидоров