石头硬度的测量和表述_浅草幽幽_新浪博客

石头硬度的测量和表述

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    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(Friedrich Mohs ,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),白云石3.5~4,角闪石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(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)。

 

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。


 

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