岩石硬度分析

岩石硬度分析笔者注意到，一些出版物以及网络上对某些奇石的硬度描述和实际情况相差较大，另外有些硬度表述方式也有问题。本文意在讨论与摩斯硬度有关的两个要点：硬度概念和表述方法，并介绍笔者已做测试的一些常见石头的硬度。1、摩斯硬度概念观赏石界在描述奇石和矿物的硬度时，用的是摩氏硬度标准，这是岩矿学科领域通用的硬度标准。德国矿物学家摩斯(FriedrichMohs，1812年)取自然界常见的10种矿物作为标准，将硬度分为1度到10度十个等级，称为摩斯硬度计(摩氏硬度计)：滑石1，石膏2，方解石3，萤石4，磷灰石5，正长石6，石英7，黄玉8，刚玉9，金刚石10。两个矿物的相对硬度大小，是用相互刻划的方法来测试的。如果矿物A将矿物B划破留下划痕，就说明矿物A的硬度大于矿物B。说一个石头的硬度是4，说明它的硬度和萤石相当；玛瑙硬度是6.5，说明它的硬度介于正长石和石英之间（比正长石大且比石英小）。也可用一些简便的随身物件来测试硬度：指甲2.5，钥匙3，玻璃5.5，钢刀刃6.5。2、常见矿物和岩石的硬度资料某些与奇石有关的常见矿物的硬度：叶腊石1~2（叶腊石是巴林石的主要矿物），辰砂2~2.5（辰砂是鸡血石中的红色成分），云母2~3，绿泥石2~3，蛇纹石3~5（岫玉的主要成分是蛇纹石）5~6，透闪石（和田玉的主要矿物成分是透闪石），辉石5.5~6，硬玉6.5~7，白云石3.5~4，角闪石（翡翠的主要矿物成分为硬玉），赤铁矿5.5~6（很多长江和黄河画面石的暗红色矿物是赤铁矿），黄铁矿6，斜长石6，玛瑙6.5，石英7。笔者测试过的一些奇石的硬度情况如下：太湖石3，灵壁石3-3.5，轩辕石4，都安石4，金海石6-7，九龙璧6-7，三江彩卵6-7，大化石6-7，蜡石6.5-7，沙漠漆（碧玉）6.5，玛瑙6.5。大多数造岩矿物的硬度在7以下，个别岩石中也可能含有少量硬度大于7的矿物（比如刚玉、黄玉、石榴石、绿柱石等），但不是奇石的主要成分，因此石头的硬度一般不会超过（可以达到）7。所以，凡是声称岩石类奇石的硬度超过7的，基本是不可信的。3、灵璧石的硬度笔者曾做过几种灵璧石的硬度测试，结果如下：黑灵璧3.5，白灵璧3，彩(黄、红)灵璧3，（黄、红）曲鳝石3.5，纹石3-3.5，珍珠石（黑色）3.5。结果都是3-3.5，基本没有小于3的，也没有达到4的。很多以前的出版物中，灵璧石的硬度被描述为5-6，偏高太多。另外，在2008年11月“第三届中国宿州灵璧石文化节”的精品展的石文化宣传栏中，灵璧石的硬度描述为2.64至2.84，平均2.77（见下图）。对于灵璧石硬度2.77的描述，这里有两个错误，一是2.77低于了实际情况（3-3.5），另外，2.77在表述形式上也是不合适的（详见下节）。查看大图第三届中国宿州灵璧石文化节精品展上，对灵璧石硬度的描述4、硬度的表述用摩斯硬度标准的测试方法，我们只能得到2个信息：（1）已知硬度值的标准硬度矿物；（2）被测试材料与标准硬度矿物的软硬关系（大于、等于和小于）。因此这种测试得出结论只有2种：（1）被测试材料的硬度相当于某个标准硬度矿物，结论是被测试材料的硬度和标准硬度矿物的硬度值相等（比如与正长石硬度相当的矿物，硬度值为6）；（2）被测试材料的硬度介于两个相邻的标准硬度矿物之间，结论是被测试材料的硬度为这2个标准硬度矿物硬度值的中间数（比如介于5和6之间，就是5.5）。因为在摩斯硬度标准中，只有10个标准硬度矿物，没有硬度值为整数值之间（比如5.5）的标准硬度矿物。所以，用摩斯硬度标准测试和表述的硬度值，只有1、1.5、2、2.5…9、9.5、10，总共19个数，而不应该有6.4或者7.8之类的硬度值，更不会得到小数点后2位的硬度值如2.77者。也许这个2.77是从其他硬度表述体系换算过来的，但我认为不合适，理由是：摩斯硬度标准的测试方法非常简单易于操作，没有必要通过间接方法判断；而且其他体系的硬度（hardness）测试方法或强度测试，与摩斯硬度测试方法所反映的材料特性也是不一样的。比如维氏硬度、洛氏硬度和布氏硬度，反映的是材料局部区域抵抗压入变形和产生断裂的能力（主要用于金属材料）；肖氏硬度反映的是刚度；Serchar试验反映的是耐磨性质；单轴压缩试验反映的是材料的整体抗剪破坏性质。而摩斯硬度反映的是材料抗刻划的能力。常见铁矿石硬度概略鉴定表在磨矿作业中，磨耗是衡量球磨机钢球质量的重要标准之一。而矿石硬度直接影响球磨机钢球工作磨耗。现简单介绍一下铁矿石硬度情况。铁矿石硬度一般分为十度。但用肉眼鉴定时常分为三级，一是不能被小刀刻动的，即硬度在5.5度以上者；一是能用小刀刻出划痕，但不能被指甲刻动的，即硬度小于5.5度，大于2.5度者；再有一级是能用指甲将其刻动的，即硬度小于2.5度者。金属光泽硬度大于5.5黑色：磁铁矿（立方体、八面体、强磁性）红色：赤铁矿（块状、点子状、肾状）白色：白铁矿（结核状、肾状）黄色：黄铁矿（立方体，粒状，晶面有条纹）灰色：毒砂（粒状、棒状）硬度在5.5-2.5之间黄色：自然金（金黄色，针状、粒状），黄铜矿（铜黄色，粒状、块状），磁黄铁矿（暗青铜黄色，粒状、块状，有磁性），镍黄铁矿（与磁黄铁矿相似，但无磁性）灰色：辉铜矿（块状、粉末状），方铅矿（立方体），镜铁矿（鳞片状、放射状）蓝色：斑铜矿（块状，薄膜状）硬度小于2.5灰色：辉锑矿（针状，长柱状），辉钼矿（鳞片状，有挠性），石墨（鳞片状）白色：辉铋矿（锡白色，针状，长柱状）TAG:球磨机钢球,钢球