モース硬度スケール試験

野外での実用的硬度試験
1812年にフリードリッヒ・モースによって開発されたモース硬度スケールは、鉱物硬度試験の標準方法として現在も使用されています。この1から10までの相対スケールは、鉱物同定において最も信頼できる診断性質の一つを提供し、すべての野外地質学者にとって不可欠です。
岩石同定 📖 15分の読書 🟡 中級
「硬度は偉大な判別要因です - 色の変異を突き抜け、基本的性質を明らかにします。」
— ロバート・キム博士、野外地質学者
⚖️ モーススケール
モーススケールは10の基準鉱物を使用し、各鉱物はその下位のすべての鉱物に傷をつけることができます:

1 - 滑石 Mg₃Si₄O₁₀(OH)₂

TOT層間の弱いファンデルワールス結合による{001}完全へき開を持つ層状珪酸塩。低表面エネルギーと異方性光学性質による脂肪光沢。変形は結合破断を最小限に層の並進によって起こり、基準硬度の基準を定義。

2 - 石膏 CaSO₄·2H₂O

単斜対称性と{010}完全へき開を持つ水和硫酸カルシウム。H₂O分子間の水素結合とイオン性Ca-SO₄相互作用が中間硬度を作り出す。バサナイトへの脱水は引っかき中に機械的性質と結晶構造を変化させる。

3 - 方解石

銅貨で傷つく。酸で泡立ち。最も一般的な炭酸塩鉱物。

4 - 蛍石

完全八面体へき開。しばしばUV光下で蛍光。広い色範囲。

5 - 燐灰石

歯と骨の必須成分。重要な燐酸塩鉱物。

6 - 正長石

一般的な長石。花崗岩の主要成分。90°での良好へき開。

7 - 石英

へき開なし、貝殻状破断。地殻で最も一般的な鉱物。

8 - トパーズ

完全底面へき開。重要な宝石。高屈折率。

9 - コランダム

ルビーとサファイアの変種。2番目に硬い天然物質。へき開なし。

10 - ダイヤモンド

最も硬い天然物質。完全八面体へき開。究極の研磨材。

🔧 野外試験道具
専門的な野外試験には硬度試験道具の体系的セットが必要です:

💅 爪(2.5)

滑石や石膏のような非常に軟らかい鉱物を試験。正確な結果のために清潔な爪が不可欠。

🪙 銅貨(3.5)

方解石と類似の炭酸塩を区別。最良の結果のために清潔で未コーティングの硬貨を使用。

🔪 鋼ナイフ(5.5)

最も有用な野外道具。軟らかい鉱物と硬い鉱物を分離。高品質の鋼刃を使用。

🪟 ガラス板(5.5)

鋼ナイフの代替。窓ガラスまたは顕微鏡スライド。明確な傷を示す。

🔧 鋼やすり(6.5)

中程度硬さの鉱物を試験。硬化鋼やすりが一貫した結果を与える。

💎 硬度鉛筆

正確な硬度値を持つ専門セット。最も正確な野外方法。

🎯 試験技術
正確な硬度決定には適切な技術が不可欠です:
🔬 専門的方法
  1. 新鮮で風化していない表面を選択
  2. しっかりと制御された圧力を適用
  3. 鉱物表面に試験道具を引く
  4. 実際の傷を検査(粉末残留物ではない)
  5. 両方向を試験 - 鉱物が道具を傷つける vs 道具が鉱物を傷つける
  6. 試験間で表面を清浄
⚠️ 一般的なエラー
📊 硬度範囲
硬度範囲の理解は迅速な野外同定に役立ちます:

🟢 軟らかい鉱物(1-3)

爪または銅貨で傷つく。滑石、石膏、方解石を含む。しばしば脂肪質またはチョーク質に感じる。

🟡 中程度の鉱物(4-6)

ナイフで傷つき、ガラスに傷をつける。蛍石、燐灰石、長石を含む。最も一般的な範囲。

🔴 硬い鉱物(7+)

鋼に傷をつけ、非常に耐久性。石英、ガーネット、コランダムを含む。優秀な研磨材。

🔍 診断的応用
硬度試験は即座の診断情報を提供します:

💰 金 vs 黄鉄鉱

金: 硬度2.5-3、展性。黄鉄鉱: 硬度6-6.5、脆性。決定的試験。

💎 ダイヤモンド vs ガラス

ダイヤモンド: 硬度10、すべての材料に傷をつける。ガラス: 硬度約5.5、鋼で傷つく。

🧂 岩塩 vs カイナイト

両方とも塩味だが、岩塩: 2.5、カイナイト: 2。微細だが測定可能な差。

⚗️ 硬度の原子的基礎
鉱物が異なる硬度を持つ理由を理解することで結果の予測と解釈に役立ちます:

🔗 結合強度

共有結合(ダイヤモンド)はイオン結合(岩塩)より強い。金属結合は大幅に変化。

🏗️ 結晶構造

3D骨格(石英)は層構造(雲母)より硬い。充填密度が重要。

⚛️ 原子サイズ

小さい原子はより密に充填し、硬度を増加。ダイヤモンド(炭素)vs黒鉛を比較。

📐 方向性硬度
一部の鉱物は異なる方向で異なる硬度を示します:

🗡️ 藍晶石

長さに平行で硬度5、長さに垂直で7。方向性硬度の古典的例。

💎 ダイヤモンド

わずかな方向変化。一部の面が他より硬い。切断に重要。

🔷 方解石

異なる結晶面で硬度が変化。へき開面はより軟らかく見える場合がある。

🏭 工業的応用
硬度試験は重要な工業的応用を持ちます:

🔧 研磨材

硬度が研磨材の使用を決定。ダイヤモンド(10)は切断用、ガーネット(7-8)はサンドペーパー用。

💎 宝石

硬度は耐久性と価値に影響。エメラルド(7.5-8)はルビー(9)より軟らか。

🏗️ 建設

骨材硬度はコンクリート強度に影響。石英砂が軟らかい石灰岩より好まれる。

🔬 高度な硬度試験
実験室方法は精密な定量的硬度測定を提供します:

🔨 ビッカース硬度

測定された荷重でのダイヤモンドピラミッド圧子。数値硬度値を提供。

📏 ヌープ硬度

細長いダイヤモンド圧子。脆性材料と薄断面により良い。

🎯 ナノインデンテーション

超小規模試験。個別の鉱物粒の硬度を測定可能。

スケールの限界: モーススケールは対数的で線形ではありません。9と10(コランダムからダイヤモンド)の差は1と2(滑石から石膏)より遥かに大きいです。
🎓 試験技能の構築
硬度試験の専門技術の発達には体系的な練習が必要です:
📈 技能発達
⚠️ 安全と倫理
🛡️ 安全な試験実践