Prova de duresa de Mohs de minerals i roques

Part I. Escala de duresa de Mohs

Les proves de duresa dels minerals es troben entre les proves més fàcils i útils de realitzar. El que els col·lectors de minerals parlen com a duresa es descriu amb més precisió com a resistència a l'abrasió. Estem provant amb quina facilitat una substància en rascarà una altra. A tall d'exemple, el coure és relativament fàcil de ratllar, però apostaries perquè el diamant o el coure estiguessin millor davant els cops d'un martell? No ho proveu! Els diamants es trencaran, però no el coure. Els cops de martell mesuren la facilitat amb què alguna cosa es fractura o la seva tenacitat. Hi ha altres escales de duresa que es basen en la facilitat de sagnat, la resistència a la torsió, etc. Per la simplicitat i l'ús estàndard, en aquest article, la duresa es referirà a la resistència a l'abrasió tal com dona l'escala de Mohs.

L'escala clàssica de duresa va ser publicada l'any 1822 per Frederick Mohs, un mineralogista austríac que va obtenir el concepte bàsic a partir de proves realitzades habitualment pels miners. L'escala selecciona 10 minerals com a estàndards, ordenats per ordre de duresa creixent. Aquests són, com probablement molts de vosaltres sabeu:
1 = Talc
2 = Guix
3 = Calcita
4 = Fluorita
5 = apatita (fluorapatita)
6 = Ortoclasi
7 = Quars
8 = Topazi
9 = corindó
10 = Diamant

Aquests minerals van ser seleccionats per la seva abundància, així com per la seva diferent duresa. L'escala és desigual. Per exemple. el diamant a 10 és molt més dur que el corindó a 9, mentre que la fluorita a 4 és només lleugerament més alta que la calcita a 3.

Una escala més limitada però pràctica es pot obtenir de manera fàcil i econòmica observant que l'ungla té una duresa d'uns 2,5, el coure té una duresa d'uns 3,5, el vidre i un clau d'acer tenen una duresa gairebé igual de 5,5 i una placa de ratlles una duresa de 6,5. . Així, si porto una placa d'ungles i ratlles amb mi i puc agafar un cèntim de coure (abans de 1983), tinc un laboratori de proves de minerals útil a la butxaca.

Es poden comprar conjunts més cars. Un conjunt amb petites mostres de tots els minerals de Mohs permet una mica més de precisió en les proves. Els exemplars sí que perden la seva utilitat com més es ratllen en diverses proves. Com a alternativa, es pot construir el seu propi conjunt de Mohs mitjançant la recollida o la compra de petits fragments dels minerals necessaris. Altres venedors ofereixen jocs de llapis de duresa amb puntes de dues substàncies naturals o artificials de duresa mesurada. Són útils perquè són molt precisos i permeten provar fàcilment una superfície petita.

Part II. Tècnica per a les proves de duresa de Mohs.

Fer proves de duresa requereix certa tècnica. Heu de trobar una bona superfície o vora al vostre desconegut per provar. Tingueu cura d'assegurar-vos que esteu provant el gra adequat, no la mica de quars al costat. En alguns casos, és més fàcil esborrar el desconegut a través de l'estàndard. (el punt d'un gra mineral desconegut a través d'una escissió de calcita). En altres casos, és més fàcil provar l'estàndard a través del desconegut (punta d'un clau a través de la superfície d'escissió del gra desconegut). En un cas ideal, hauríeu d'intentar fer les dues coses, per comprovar les vostres conclusions. Cal prémer prou fort per aconseguir un bon efecte, però no tan fort com per trencar cap mostra. La pràctica l'ajudarà a obtenir el nivell d'estrès adequat per exercir.

Com a resultat de la vostra prova, buscareu una rascada. Fregueu qualsevol pols per veure si s'ha deixat una rascada clara. La calcita deixarà un rastre de pols a través del quars. Frega la pols i veuràs que el quars està il·lès. Una lent de mà us ajudarà a veure l'esgarrapada. D'aquesta manera, podeu ajustar la duresa del vostre desconegut entre dos dels vostres estàndards (més dur que una ungla, més suau que un cèntim). La facilitat amb què una substància en ratlla una altra també és útil. El quars esgarrapa fàcilment la calcita, indicant-vos una gran diferència de duresa. El quars ratllarà el feldspat amb molta més dificultat. Quan es prova un estàndard amb una incògnita que té la mateixa duresa, ambdues substàncies deixaran rascades superficials una sobre l'altra.

La duresa dels minerals també depèn del grau de meteorització. La meteorització pot convertir els feldspats (H=6) en minerals argilosos (H=2-3) Fins i tot el corindó (H=9) pot alterar-se i tenir vores de minerals més suaus com la margarita (H=3,5-4,5) al seu voltant. Per això, és important provar una superfície tan fresca o sense intempèrie com pugueu mentre feu proves de duresa.

La duresa d'un mineral en particular pot variar amb la direcció dins del mateix gra. La cianita n'és un bon exemple. La cianita es presenta generalment en cristalls de fulles llargues. La duresa presa pel camí curt a través de la fulla té una duresa de 7, mentre que la duresa presa pel camí llarg pel mateix gra serà de 4,0. El moscovita és un altre bon exemple d'això. La seva duresa és de 2,5 quan es pren a través d'una superfície plana d'un full d'escissió, però de 4 quan es pren a través del gra d'un llibre.

La raó per la qual la duresa varia d'aquesta manera és que el fenomen depèn de la força dels enllaços que mantenen el mineral unit. La força d'unió pot ser significativament diferent en diferents direccions en el mineral, donant la diferent duresa. En la majoria dels minerals, aquesta diferència amb la direcció és menor i no afecta la prova. En el cas de la cianita, aquesta diferència de duresa és una prova de confirmació per si mateixa.

La duresa d'alguns minerals pot variar d'una mostra a una altra depenent de la composició química exacta d'aquest mineral. La duresa de l'hornblenda pot variar de 5 a 6, és a dir, algunes hornblenda són més suaus que el vidre, altres més dures. Això reflecteix el fet que l'hornblenda pot acomodar quantitats variables de sodi, calci, ferro i magnesi en la seva estructura, que afecten els detalls de la seva unió química, d'aquí la seva duresa.

Part III. La duresa de les roques versus els minerals.

Testar la duresa de les roques és menys efectiu que provar la duresa dels minerals. Una roca és bàsicament una barreja de diversos minerals, encara que pot contenir materials no minerals com el vidre natural i fòssils. (Els fòssils no són minerals perquè són orgànics, mentre que el vidre no és un mineral perquè no té una estructura cristal·lina interna). Prenguem per exemple una pegmatita de granit. Això podria contenir grans de topazi (H=8), quars (H=7), feldspats (H=6) i mica de moscovita (H=2,5). Així, podríeu obtenir un rang de duresa en funció del gra que hàgiu provat. En una roca de gra gruixut, identificar els minerals individuals us permet identificar la roca. Si la roca és de gra fi, és més difícil interpretar els resultats.

La duresa de les roques de gra fi tendeix a reflectir la duresa mitjana dels minerals que hi ha. Els esquists estan fets majoritàriament d'argila i tendeixen a ser tous. Les calcàries i dolostones també són toves, amb una duresa d'uns 3-4. Vigileu si hi ha sorra de quars barrejada amb els carbonats! La quarsita i el sílex fets principalment de quars són molt durs. La duresa del gres pot ser difícil de provar. Si els grans de sorra no han estat bé cimentats o han estat cimentats per calcita, el gres semblarà més tou. Els grans de sorra de quars individuals encara tindran una duresa de 7, però la roca pot esmicolar-se o desagregar-se a la mà, fent-la semblar suau. Si creieu que és molt suau, intenteu arrossegar els grans de sorra desagregats per un tros de vidre i veureu fàcilment els efectes. La majoria de les roques ígnies i metamòrfiques contenen molt feldespat, quars, piroxens i amfíbols. Així, la seva duresa estarà entre 6 i 7. Això vol dir que la duresa no és una bona manera de distingir una d'aquestes roques d'una altra. El vidre volcànic normalment tindrà una duresa de 5,5 -6,0. depenent de la seva composició química particular.

L'escala de duresa de Mohs ha resistit la prova de segles com una eina útil per a la identificació de minerals. La seva senzillesa i eficàcia probablement asseguraran la seva rellevància en el futur.