Шкала твердости минералов
|
Показатель твердости по Моосу |
Минерал |
Характеристика твердости |
Твер-ость МПа |
|
1 |
Тальк |
Легко чертится ногтем |
24 |
|
2 |
Гипс |
Чертится ногтем |
360 |
|
3 |
Кальций |
Легко чертится стальным ножом |
1090 |
|
4 |
Плавиковый шпат |
Чертится стальным ножом под нажимом |
1890 |
|
5 |
Апатит |
С трудом царапается ножом, стекло не царапает |
5360 |
|
6 |
Ортоклаз |
При сильном нажиме царапает стекло, стальным ножом не царапается |
7950 |
|
7 |
Кварц |
Легко чертит стекло |
11200 |
|
8 |
Топаз |
14270 | |
|
9 |
Корунд |
20600 | |
|
10 |
Алмаз |
106000 |
Шкала состоит из 10 минералов различной твердости, расположенных в такой последовательности, что каждый последующий минерал своим острым концом оставляет царапину на предыдущем. Для определения твердости устанавливают, какой из минералов шкалы царапается последним. Например, исследуемый минерал делает черту на плавиковом шпате (4 балла), а сам царапается апатитом (5 баллов), следовательно, твердость исследуемого минерала ≈4.5 балла.
Микротвердость минералов и горных пород можно получить с помощью прибора ПМТ-3 (рис.2.2) , принцип действия которого основан на вдавливании в образец алмазной пирамиды. Он представляет собой микроскоп, на тубусе которого смонтированы осветитель и устройство для закрепления алмазной пирамиды.
Для
определения микротвердости прибор
центрируют, образец – шлиф закрепляют
на планке предметного столика. Рукояткой
прибора медленно (10…15с) передают нагрузку
(2…200 гс) на образец и раскалывают его.
При этом шток опускается на поверхность
образца, и алмазная пирамидка под
действием груза вдавливается в тело
материала. Через 5 с пирамиду возвращают
в исходное положение, а на поверхности
образца остается отпечаток, диагональ
которой измеряют с помощью микроскопа.
Число твердости (МПа) рассчитывают по
формуле:
где Р – нагрузка на острие алмазной пирамиды;
d – длина диагонали отпечатка
|
|
Рис. 2.2 Микротвердомер ПМТ-3: а – общий вид; б – алмазная пирамида; в – форма отпечатка; г – трансформатор.
|
Чтобы иметь достоверные сведения о твердости минерала, необходимо испытать не менее трех отдельных образцов, сделав для каждого образца по три определения. Для минералов, мало различающихся по внешним признакам и имеющих близкую по значению твердость (например, кальцит, гипс, ангидрит), довольно эффективным является способ воздействия 10% раствором соляной кислоты. При этом карбонаты "вскипают", выделяя углекислый газ.
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2
MgCO3+2HCl=MgCl2+H2O+CO2
По результатам петрографического анализа устанавливают названия минералов и их влияние на свойства различных горных породах.
Таблица 2.2
Основные породообразующие минералы.
|
№ п/п |
Наименование минерала |
Химический состав |
Плотность г/см3 |
Твердость по шкале Мооса |
Цвет |
Излом и спайность |
Строение
|
Горные породы, в которых встречается |
|
Блеск | ||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
1 |
Кварц, горный хрусталь, дымчатый кварц |
SiO2 |
2.65 |
7 |
Белый, молочный, бесцветный, дымчатый |
Раковистый, спайность отсутствует |
кристаллическое |
Кварцит, гранит, песок |
|
Стеклянный, жирный | ||||||||
|
2 |
Опал |
SiO2*nH2O |
2.3 |
5.5 |
Белый, желтый, синий, бурый, полупрозрачный |
Раковистый (скорлуповатый) излом, спайность отсутствует |
Аморфное |
Осадочные породы гидротермального происхождения |
|
Жирный с внутренним отражением, тусклый | ||||||||
|
3 |
Корунд |
Al2O3 |
4.0 |
9 |
Голубовато-серый, коричневатый, красный |
Неровный излом, спайность отсутствует |
мелко-кристаллическое |
Извер-женные породы |
|
Тусклый, яркий | ||||||||
|
4 |
Полевые шпаты |
Ортоклаз K2O∙Al2O3∙ ∙6SiO2 Плагиоклаз Na2O*Al2O3* 6SiO2 Альбит и анортит CaO*Al2O3* 2SiO2 |
2.6 |
6 |
От светло-желтого до красного |
Спайность совершенная, в двух плоскостях, расположенных под прямым углом и косым |
призматическое |
Кислые и нейтраль-ные извер-женные породы (лабрадорит) |
|
Перламутровый
| ||||||||
|
5 |
Слюды, мусковит, биотит |
KAl2[FеSi3O10] [OH]2
K(MgFe)3 [AlSi3O10] [OH,Fe]2
|
2,9
|
2,5-3 |
прозрачный |
Спайность весьма совершенная в одной плоскости |
слоистое |
Извер-женные и осадочные породы |
|
Перламутровый | ||||||||
|
3,15 |
- - - |
Черный | ||||||
|
Перламутровый | ||||||||
|
6 |
Каолинит |
Al2O3*2SiO2* 2H2O |
2.5 |
1 |
Белый, желтоватый, сероватый, тусклый, матовый, жирный |
Землистый излом, спайность у пластинок совершенная |
Землистые массы, кристаллы редки |
Осадоч-ные горные породы |
|
7 |
Гипс |
CaSO4*2H2O |
2.3 |
1.5-2 |
Белый, желтоватый, розовый, блеск стеклянный |
Спайность совершенная в одной плоскости |
Зернисто-кристаллическое волокнистое кристаллическое |
Гипс, селенит |
|
8 |
Кальцит |
CaCO3 |
2.7 |
3 |
Прозрачный или белый, блеск яркий |
Спайность совершенная в трех плоскостях |
кристаллическое |
Известняк мрамор |
|
9 |
Доломит |
CaCO3*MgCO3 |
2.8 |
3.5 |
Белый, серый |
Спайность несовершенная |
кристаллическое |
Доломит известняк мрамор |