Топ-10 самых твердых минералов в мире

Сравнение твердости

Пытаясь выяснить, какой минерал является самым прочным, немецкий ученый Карл Моос еще в начале XIX века создал специальную шкалу, используя значений которой оценивался этот показатель. Она включала в себя 10 пунктов.  За основу брался какой-то природный минерал, а ему в свою очередь присваивалась определенная отметка на шкале.

На первом месте был самый мягкий из них, а на последнем (10) – соответственно самый прочный. Далее проводились эксперименты, во время которых опытный образец царапался определенным материалом, который был взят за основу при составлении шкалы прочности. Например, если образец можно было повредить флюоритом, занимающим 3 строчку, но нельзя поцарапать гипсом, размещенным на 4 позиции, то испытуемому образцу присваивалась твердость, равная 3 по данной шкале.

В результате было определено, что самым твердым минералом является именно алмаз. Несмотря на то, что шкалу ученого Мооса создали более 200 лет назад, ученые пользуются нею по сей день.

Методы облагораживания камней

Выше мы дали описание камням, которые таят в себе опасность от природы. Но есть и такие минералы, которые стали опасными в процессе их облагораживания. Радиоактивное излучение – один из современных методов облагораживания самоцветов, который применяется повсеместно. Этот способ изменить внешний вид камней и их характеристики является достаточно действенным и эффективным, но влечет за собой негативные последствия, которые выражаются в ухудшении здоровья человека.

Несмотря на то, что радиацию нельзя увидеть и ощутить руками, она очень опасна. Получается, что оказывать негативное воздействие на человеческим организм способны предметы, которые мы любим, ценим, постоянно носим и ни в коем случае не хотим с ними расставаться. Если провести радиологическое исследование ювелирных украшений, которые хранятся у вас в доме, то результат может сильно удивить. Некоторые из них будут излучать радиацию сверх допустимой нормы. Человек этого не ощущает, но опасность ежедневно накапливается, а затем выливается в негативные последствия.

Не все камни подвергаются радиоактивной обработке. В основном облучению поддаются турмалин, агат, аметист, топаз, сердолик, некоторые бериллы. Минерал, прошедший радиоактивную обработку, будет красивый, яркий, изысканный с насыщенными оттенками. Этот метод считается достаточно затратным, поэтому в постсоциалистических странах применялся иной способ – рентгеновское излучение. Он менее опасный, но существенно повышает уровень радиоактивности самоцветов. Поэтому прежде, чем приобрести очень яркий и насыщенный  камень, стоит задуматься о возможной его обработке с помощью радиации.

Подробно о каждом основном минерале, представленном на шкале Мооса

Тальк

Это достаточно распространённая порода, с которой сталкивались многие в повседневной жизни. Это вещество используется в качестве присыпки детской. Тальком покрывают внутреннюю часть велосипедных шин и хозяйских резиновых перчаток.

Его относят к первому номеру по шкале Мооса, поскольку на этой породе можно оставить след даже ногтем. При этом ни один последующий образец невозможно поцарапать тальковой породой. По твёрдости он аналогичен графиту.

Гипс

Этот эталон широко используется в травматологии для наложения фиксирующих повязок при переломах конечностей. Нередко гипсовый материал используют для заливки форм при изготовлении фасадов зданий.

Его также можно поцарапать ногтем, но он уже более прочен, чем тальк и способен царапать тальковый эталон. За счёт этого гипс и получил вторую ступень по Моосу.

Кальцит

Говоря химическим языком, это карбонат кальция или углекислая кальциевая соль. В сфере геологии этот минерал относят к классу породообразующих. Кальцит находят в составе мела, мергелей, а также известняковых пород. Мрамор состоит преимущественно из кальцита.

Он способен наносить отчётливые царапины на гипсовых поверхностях. Сам же минерал царапается при помощи медной монеты. Аналогичную степень твёрдости по Моосу имеют металлы серебра и золота.

Флюорит

По сути, это плавиковый шпат, который был назван флюоритом на латыни, что в переводе означает «текучий». Нередко его используют в металлургической промышленности при плавке шлаков. Плавиковая ли фтористоводородная кислота унаследовала своё название именно от этого минерала. Эта кислота способна растворять стекло.

В природе встречается в различных цветовых вариациях, включая зелёный, жёлтый, красный, фиолетово-серый и синий оттенки. Существуют и редкие бесцветные кристаллы флюорита, на основе которых изготавливают линзы. Такие линзы достаточно легко поддаются обработке, поскольку сам минерал без проблем царапается при помощи стекла или ножа.

Апатит

Апатит относится к классу фосфатов. Ранее геологи достаточно часто путали его с бериллом или турмалином, ввиду вариативности его внешнего вида. Однако по Моосу вычислить его и отличить достаточно просто – он расположен на пятой ступени твёрдости и в отличие от флюорита достаточно сложно царапается при помощи стекла или ножа.

Его часто используют в производстве фосфорных удобрений, а также фосфорной кислоты. В геологической практике обнаружено достаточно немного апатитовых месторождений. Наиболее крупные точки его добычи – Кольский полуостров и Хибинское, расположенные на территории РФ.

Ортоклаз

Подобно кальциту, ортоклаз считается достаточно распространённым породообразующим минеральным образцом, принадлежащим к классу силикатов (подкласс «полевые шпаты»). По сути это полевой шпат калиевой природы.

Царапается ортоклаз при помощи напильника – лезвие обычного ножа едва ли сможет оставить на нём царапины.

Кварц

Химики называют его диоксидом кремния, а геологи относят к числу самых распространённых минералов, добываемых из земной коры. Его масса составляет более 60% всей земной коры. По сути, это обычный песок.

Также в природе он встречается в виде горного хрусталя, агата, аметиста, кошачьего глаза, цитрина, тигрового глаза и т.п. Способен немного царапать стекло и достаточно твёрд, потому для его обработки используется преимущественно алмаз.

Топаз

Эталон занимает восьмую ступень прочности и способен царапать не только стекло, но также кварц. Это полудрагоценный камень, получивший своё название в честь места, где был обнаружен впервые – острова Топазиос, расположенного в Красном море.

В зависимости от местности, где добывают топаз, он может отличаться цветовой гаммой и иметь преобладание фиолетово-красных, голубоватых, желтоватых и нежно-голубых оттенков.

Корунд

Очень твёрдый минерал, уступающий в этом показатели лишь алмазу. С его помощью можно обрабатывать практически любые породы. Он же сам поддаётся обработке лишь при помощи алмаза.

Сапфир и рубин, представляющие собой драгоценные камни, также являются корундами. В природе встречаются корунды алого, зелёного и фиолетового цвета. Такие камни называют аметистами и изумрудами. Жёлтые кристаллы получили название падпараджа, а прозрачные – восточный алмаз или лейкосапфир.

Алмаз

Представляет собой венец шкалы твёрдости Мооса и более чем в 1500 раз твёрже талька. Никакая друга минеральная порода не способна оставить на нём отметину. Алмазом, как известно, можно не просто царапать, но и резать стекло. По своей химической формуле это один и тот же элемент, что и графит, только иной аллотропной формы.

Синтез алмаза

Так как спрос на данный материал стал превышать его предложение, ученые предложили метод его искусственного синтезирования. В результате длительных экспериментов, им все же удалось сделать качественный аналог природного минерала. Поэтому сегодня их производство получило промышленные масштабы.

В настоящее время используется несколько способов его синтеза. Первый – предполагает создать специальные условия, которые будут максимально похожи на естественные. Для этого необходимо большое давление и сверхвысокие температуры.

Второй способ дает возможность получить его из пара. Для этого требуется пленочная технология, при которой тончайшая пленка из алмазных кристаллов наносится на кромку изготавливаемого инструмента. Более всего этот метод стал популярным при производстве медицинских инструментов.

Третий способ предполагает создание россыпи кристаллов благодаря детонации и моментальному охлаждению.

Самые дорогие минералы мира

Ювелирные изделия и украшения с добавлением драгоценных камней – это довольно распространенный туристический сувенир, многие пользуются возможностью приобрести такие ценные вещи по выгодным условиям.

Берут тем не менее туристы не самые дорогие минералы, чтобы избежать мошенничества и краж. А вот что можно рассказать о самых ценных и дорогих минералах нашей планеты?

Красный берилл

Красный берилл – это редчайший минерал, который встречается в природе весьма редко, основное его месторождение расположено на территории США, штат Юта

За карат можно получить более десяти тысяч долларов. Интересно, но в природе сам по себе берилл бесцветен, красным он становится из-за присутствия примесей силиката и алюминия в нем.

Александрит

Первый из найденных хризобериллов, обнаруженный в далеком 1830-м году на Урале. Обладает весьма интересным визуальным свойством – в зависимости от освещения он может менять свой цвет на радикально противоположный оттенок. За карат можно выручить более 12 тысяч долларов.

Алмазы

Чистейшие углероды, сформированные на протяжении множества миллионов лет в недрах земли. Алмазы не только красивы, но еще и полезны, их активно используют в различных отраслях, ведь они чрезвычайно прочны.

Про миллионы лет сказано не зря – природные алмазы формируются в особых кимберлитовых трубках, возраст которых составляет от одного миллиарда лет. Получить за карат можно около 15-20 тысяч долларов, ограненные алмазы могут стоить в разы дороже.

Грандидьерит

Редчайший минерал, природная смесь железа, алюминия, магния. Имеет зеленовато-голубоватую цветовую гамму, и в зависимости от конкретного состава цвет может меняться с преимущественно зеленого до преимущественно голубого. Цена за карат около 20 тысяч долларов.

Тааффеит

Очень редкий минерал, открытый совершенно случайно графом Ричардом Тааффе из Ирландии. Официальное название камня Магнезиотааффеит-2N2S. Считается что этот камень в миллион раз реже, чем алмаз, но используют его только ювелиры.

Красный алмаз

Или алмаз среди алмазов, редчайший образец углерода в мире. Красный оттенок алмаз получает не из-за примесей в нем, а из-за того как формируется его структура – красный цвет является результатом деформации его кристаллической решетки.

Это делает минерал одним из самых редкий в мире. За карат можно выручить около миллиона долларов. Самый большой красный алмаз в мире весит около 1 грамма или 5 карат.

Самый прочный камень – это…

Природой создано огромное количество различных минералов. Одни из них настолько мягкие, что крошатся в руках. А вот другие не деформируются даже от самого сильного удара. Какой камень самый прочный в природе? Давайте разбираться.

Если говорить исключительно о минералах, то ответ очевиден – это алмаз. Данное природное образование является одной из форм чистого углерода, которая образуется в недрах Земли на значительных глубинах. Минерал находится на вершине шкалы Мооса с абсолютной твердостью в 1600 единиц. Кроме того, алмаз обладает еще и таким качеством, как метастабильность (то есть, способностью существовать неограниченно долгий период времени при нормальных условиях среды).

Стоит отметить, что под словом «камень» может подразумеваться еще и такое понятие, как горная порода (агрегат из одного или нескольких видов минералов). Определить абсолютного рекордсмена по твердости среди горных пород не так просто. Чаще всего в список самых прочных камней попадают следующие породы:

Однако далее в нашей статье мы уделим особое внимание именно алмазу – самому прочному камню среди минеральных образований

Отличный теплопроводник

Уже в древности, люди знали о невероятной плотности алмаза. С древнегреческого языка этот слово переводится, как «несокрушимый». Тысячи лет назад ним торговали на территории Египта и Индии. Европейцы познакомились с алмазом позже. Произошло это во времена Александра Макидонского, который привез его вместе с другими захваченными у врага артефактами. В Древней Греции люди считали, что этот камень является слезами богов, чудом попавшими на землю.

Однако, ученые доказали, что сила этого минерала отнюдь не в магии или мистике. Такую прочность ему обеспечивают уникальные связи между составляющими его атомами и структурной решетке, которая имеет вид тетраэдров. Подобная структура дает возможность алмазу отлично проводить тепло. Например, если бы кто-то сделал из него чайную ложечку, то нею невозможно было бы пользоваться по назначению, так как при ее прикосновении к кипятку, потому что человек моментально получил бы ожог.

Метод гидростатического взвешивания

Этот метод занимает много времени и сравнительно дешевле.

Метод гидростатического взвешивания

Сначала к гидростатическим весам подвешивают камень на тоненькой проволочке и замеряют его вес на воздухе. Затем погружают камень в воду и снова замеряют его вес. После взвешивания определяют водяной объём камня вычитанием из веса камня в воздухе вес камня в воде. После определения водяного объёма камня вычисляется плотность камня по следующей формуле P=M:V

• P — это плотность камня.
• M — это масса камня.
• V — это водяной объём камня который определяется вычитанием. V= взвешенная масса на воздухе -взвешенная масса в воде.

Галерея: камень тальк (34 фото)

Стеатит – разновидность талька

Тальк входит в состав многих горных пород. Стеатит – это массивная разновидность, имеющая метаморфическое происхождение. Другое название – мыльный камень. Его добывали на протяжении тысячи лет. Из него делали посуду, которая не боялась огня и медленно отдавала тепло. Состоит порода в основном из талька с различным количеством других минералов (хлорита, магнезита). Цвет у стеатита серый, синеватый, зеленый, коричневый или пестрый. Поскольку основным его компонентом является тальк, то он обладает схожими с ним свойствами. Это делает стеатит ценным материалом для применения во многих областях. Физические свойства включают в себя:

• мягкость и способность легко резаться;
• высокую плотность и отсутствие пористости;
• термостойкость и высокую теплопроводность;
• способность абсорбировать влагу;
• устойчивость к щелочам и кислотам.

Минеральный и химический составы не являются постоянными, из-за чего его физические свойства могут варьироваться в разных минералах и даже в пределах одной породы. Это зависит от исходного материала, температурных условий и величины давления.

Где добывается тальк (видео)

Особые свойства породы позволяют широко применять стеатит во многих областях:

• изготовление столешниц и раковин;
• создание декоративных резных изделий;
• строительство печей и каминов;
• изготовление посуды;
• использование в качестве строительного и отделочного материала;
• пресс-формы для литья металла;
• изготовление маркерных карандашей.

Свойства минерала

Не все знают, что такое тальк и каковы его физические и химические характеристики. Это химически сложный состав гидрированного силиката магния. Примерная химическая формула талька выглядит так: Mg3Si4O10(OH)2. Она может слегка варьироваться из-за замещения одних примесей другими. Перечислим основные свойства талька:

1. Не имеет запаха.
2. В воде не растворяется.
3. С кислотами в химическую реакцию не вступает, оседает на дно емкости.
4. Является хорошим адсорбентом. Прекрасно впитывает влагу и запахи.
5. Обладает плохой теплопроводностью.
6. Характеризуется низкой твердостью, равной 1.
7. Имеет невысокую плотность (2,75 кг/м³). Не представляет ювелирной ценности.
8. Огнеупорен. При сильном нагревании (800-900°C) превращается в очень твердое вещество.
9. Обладает хорошей дисперсностью. Мелкомолотый порошок образует взвесь с водой.
10. Является диэлектриком.

Приписывают ему и магические свойства. Порошок применялся для всевозможных снадобий, призванных вернуть молодость и красоту. В основном это были кремы и припарки, изготовленные на тальковой кашице. Камень обладает позитивной энергетикой. Очень полезно держать в доме изделия из твердого талька.

Этот минерал применяется человечеством издревле. Древние мастера использовали его достаточно широко из-за мягкости и легкой обрабатываемости. Еще в Древнем Египте из него делали амулеты и ожерелья. Русские камнерезы изготавливали иконы. В Китае подкрашенный тальк выдавали за ценный нефрит. Шумеры вырезали печати.

Горные породы

Природное образование, возникшее в недрах или на поверхности земли, сложенное несколькими минеральными видами. Т.е. это полиминеральное природное образование. Минералы, входящие в состав породы, а также ее залегание зависят обусловлены геологическими условиями генезиса.

Именно условия образования пород лежат в основе их главной классификации. Итак, 3 группы горных пород:

Магматические породы

Образуются за счет остывания раскаленной магмы – это может происходить на поверхности земли и дне океана (базальты) или же в недрах на различной глубине (граниты). Для магматических пород характерна высокая устойчивость, отчасти объяснимая условиями их образования – при сверхвысоких температурах и давлении. В составе этих пород преобладает кремнезем (кварц), плагиоклазы, полевые шпаты, слюда, реже – рудные минералы.

Граниты, базальты и родственные им породы широко применяются во всех областях отделки: строительстве, архитектуре, ландшафтном благоустройстве. Для магматических пород характерен широкий диапазон цветов и текстур: от однородных бежевых, серых и черных до ярких оттенков красной, желтой, синей гаммы. Как правило, сложный витиеватый рисунок присущ магматическим породам, прошедшим также через сильные метаморфические изменения. Такие породы относятся и ко второй группе:

Метаморфические породы

Это магматические или осадочные породы, которые в толще земли подвергались сильным изменениям за счет высоких температур и давлений, подвижек земной коры, а также при воздействии на них инородных растворов. В этих обстоятельствах порода меняет минеральный состав, плотность, степень кристалличности и другие физико-химические характеристики.

К метаморфическим породам относят кварцит, сланцы, многие разновидности гранитных пород, скарны и амфиболиты. Применение этих пород не ограничено: практически любая интерьерная и экстерьерная отделка, изготовление изделий.

Осадочные породы

Породы, которые образуются в процессе изменения континентальных или морских отложений в самых верхних слоях земной коры. Осадочные горные породы образуются за счет выветривания и разрушения магматических или метаморфических пород; при разрушении и минеральном замещении останков организмов (раковин, моллюсков); в процессе преобразования материнской породы в глинистое вещество.

В большинстве своем осадочные породы обладают меньшей твердостью и прочностью, чем материнские (магматические и метаморфические). Исключением являются прочные сорта известняка, кварцевый песчаник (поразительно долговечный материал).

Синтез алмаза

Так как спрос на данный материал стал превышать его предложение, ученые предложили метод его искусственного синтезирования. В результате длительных экспериментов, им все же удалось сделать качественный аналог природного минерала. Поэтому сегодня их производство получило промышленные масштабы.

В настоящее время используется несколько способов его синтеза. Первый – предполагает создать специальные условия, которые будут максимально похожи на естественные. Для этого необходимо большое давление и сверхвысокие температуры.

Второй способ дает возможность получить его из пара. Для этого требуется пленочная технология, при которой тончайшая пленка из алмазных кристаллов наносится на кромку изготавливаемого инструмента. Более всего этот метод стал популярным при производстве медицинских инструментов.

Третий способ предполагает создание россыпи кристаллов благодаря детонации и моментальному охлаждению.

Создание и предназначение шкалы Мооса в современной практике

Эта система была создана в начале XIX века немецким геологом, минерологом и изобретателем того времени, Фридрихом Моосом. С тех пор в геологии для определения показателя твёрдости было создано ещё много схожих методик, включая метод Кнупа, Бринеля, Виккерса и Роквела.

Минералы шкалы Мооса, определяемые по твёрдости, распределены в соответствии с относительным целочисленным сравнении. Эта сравнительная характеристика основана на устойчивости образца к царапанию. Существуют популярные методы, которые используют в качестве сравнительной характеристики устойчивость к вдавливанию.

В этих исследовательских методах в качестве инструмента испытания используется индентор, вдавливающийся в исследуемый кусок минеральной породы. При этом производятся доскональные замеры силового показателя давления. Полученные показатели размеров и глубины выемки с учётом силы давления позволяют рассчитать показатели твёрдости.

Но в подобных методах измерения для испытаний используют самые разные технические приспособления и способы расчёта. Поэтому прямое сравнение полученных показателей для различных минералов в различных условиях несопоставимы друг с другом напрямую.

Таким образом, шкала Мооса получила более широкое распространение – сама методика более проста и дешева в плане реализации и более доступна для понимания. С другой стороны, такой тип измерений не способен обеспечить высочайшую степень точности. Тем не менее, она актуальна среди современных геологов, работающих в полевых условиях.

Её часто используют для первичного определения типа минеральных пород при исследовании полученных образцов на месте, когда проведение более сложных тестов затруднительно или невозможно. Именно поэтому результаты измерения твёрдости по шкале Мооса принято называть относительными.