Échelle de dureté MOHS

L'échelle de dureté de Mohs est une mesure relative de la résistance d'un minéral ou d'une pierre précieuse aux rayures. En tant qu'outil principal en gemmologie, l'échelle de Mohs est importante pour identifier les pierres précieuses et éviter qu'elles ne soient endommagées.

D'où vient le nom de l'échelle de dureté minérale ?

Le minéralogiste et géologue allemand Friedrich Mohs a créé l'échelle de Mohs en 1812. À l'époque, la plupart des classifications minérales se limitaient à la composition chimique. Alors que l'érudit antique Théophraste a comparé la dureté des pierres précieuses pour la première fois en 300 avant J.-C., Mohs a créé la première liste de classification officielle.

Mohs a établi 10 classements : 1 comme le plus bas et 10 comme le plus haut. Il était de notoriété publique que le diamant était la pierre la plus dure au monde, il l'a donc utilisé pour représenter 10. À partir de là, il a rassemblé 9 minéraux plus facilement disponibles avec des niveaux de dureté variés pour établir chaque classement.

Bien que l'échelle de dureté de Mohs ne soit pas parfaite, c'est un outil pratique et essentiel pour tout gemmologue ou passionné.

Dans ce guide, nous allons expliquer pourquoi l'échelle de dureté de Mohs est importante, comment vous pouvez l'utiliser et où se situe chaque pierre précieuse sur celle-ci, des minéraux les plus tendres aux plus durs. Pour commencer, voici un bref aperçu de l'échelle de dureté de Mohs :

• 1 : Talc

• 2 : Gypse

• 3 : Calcite

• 4 : Fluorine

• 5 : Apatite

• 6 : Feldspath

• 7 : Quartz

• 8 : Topaze

• 9 : Corindon

• 10 : Diamant

Maintenant, passons au reste !

Quelle est la dureté d’un minéral ?

Vous savez que la dureté est liée aux rayures, mais comment définit-on une rayures ?

Selon l'échelle de dureté de Mohs, une « rayure » est un défaut permanent et visible (ou « dislocation »). Si la dureté d'une pierre (abordée ci-après) est plus élastique et revient ensuite à sa forme et à son aspect d'origine, il ne s'agit pas d'une rayure selon l'échelle de Mohs.

Lorsque le minéral A peut rayer le minéral B, le minéral A sera classé plus haut que le minéral B.

Alors, un minéral à 8 niveaux est-il deux fois plus dur qu'un minéral à 4 niveaux ? Non, mais c'est une idée fausse courante ! En réalité, l'échelle de Mohs est une échelle ordinale qualitative.

Une échelle qualitative, quoi ? Une échelle « qualitative » utilise des traits pour décrire quelque chose d'indénombrable, plutôt qu'une mesure numérique. Les échelles « ordinales » sont classées par rang. Chaque niveau est simplement supérieur ou inférieur à un autre — vous ne pouvez pas les comparer précisément avec des nombres.

En termes simples, les chiffres de 1 à 10 sur l’échelle pourraient être remplacés par AJ et fonctionneraient essentiellement de la même manière.

À titre de comparaison, la dureté du saphir est de 9, mais les saphirs sont 2 fois plus durs que la topaze (8 sur l'échelle de dureté de Mohs) et 4 fois plus mous que le diamant (10).

Niveaux de dureté uniques

Les chiffres de base de l'échelle de dureté Mohs de 1 à 10 ne s'appliquent pas à tous les minéraux et vous pouvez rencontrer certaines irrégularités.

Tout d’abord, vous pouvez voir des valeurs intermédiaires comme la dureté de l’émeraude à 7,5.

Les classements intermédiaires sont simplement des classements plus spécifiques sur l'échelle. Dans le cas de l'émeraude, sa dureté est inférieure à celle de la topaze bleue (8), mais supérieure à celle du quartz rose (7).

Une autre irrégularité que vous pourriez voir est une plage de dureté .

Par exemple, la dureté de l'opale est comprise entre 5 et 6,5. Pourquoi ? Les opales ont une teneur en eau variable, ce qui rend leur composition incohérente. Étant donné que la composition chimique peut affecter la dureté, trois opales différentes peuvent avoir respectivement une dureté de 5, 6 et 6,5.

Un autre facteur pouvant affecter la dureté Mohs d'une pierre précieuse est l'érosion. Si les forces environnementales (par exemple le vent, la pluie, les bactéries, etc.) usent un minéral, il peut devenir plus mou.

Enfin, vous pouvez voir différents niveaux de dureté sur le même cristal.

Les cristaux de cyanite , par exemple, ont une dureté de 5 sur un axe et de 7 sur l'axe perpendiculaire. Les différents niveaux de dureté se produisent parce qu'un axe a des liaisons moléculaires plus faibles que l'autre.

Dureté et ténacité

La plupart des gens ont entendu dire que le diamant est la pierre la plus solide, mais est-ce vrai ? Le diamant est classé 10 sur l'échelle de Mohs, ce qui en fait le minéral le plus dur au monde.

Cependant, le plus dur ne signifie pas incassable, car l'échelle de Mohs n'est pas une échelle de ténacité.

La ténacité (ou ténacité) décrit la résistance d'un minéral à la rupture ou à l'écaillage.

Les diamants sont fragiles, ce qui signifie qu'ils se cassent facilement. On dit souvent qu'un marteau en acier ne peut pas rayer un diamant, mais il peut le briser.

Comparons les diamants au jade jadéite. La dureté du jade est de 6,5-7, il est donc plus facile à rayer que le diamant. Cependant, le jade est plus résistant que le diamant, il est donc plus facile de casser un diamant que de casser un jade.

Image : Duromètre Vickers

Échelles de dureté de Mohs et autres échelles de dureté

L'échelle de Mohs n'est pas la seule échelle de dureté des pierres précieuses. Il existe d'autres échelles, comme Rockwell, Vickers, Knoop, Shore et Brinell. Chaque échelle est particulièrement utile pour des types de matériaux spécifiques. Les plus populaires sont Rockwell et Vickers.

Le test Rockwell utilise une « machine à profondeur différentielle » pour révéler la dureté de l'indentation. Il mesure la profondeur d'une indentation, en laissant une charge préliminaire, une charge légèrement augmentée, puis une charge majeure. C'est le test de dureté le plus précis, mais il nécessite un équipement avancé.

Le test Vickers est un test de microdureté ou de micro-indentation, idéal pour les échantillons fins ou de petite taille. Le procédé Vickers mesure également la profondeur d'indentation, mais les indentations sont beaucoup plus petites. Cependant, le test nécessite des échantillons lisses et polis, un équipement de pointe et des calculs.

Le test de Mohs est le plus souvent utilisé par les gemmologues et les passionnés car il est plus accessible, il ne nécessite pas d'équipement ni de calculs avancés et il est le plus simple à comprendre.

Revenons à l’échelle minérale de Mohs, voyons où se classe chaque pierre précieuse !

Tableau de l'échelle de dureté de Mohs

Le minéral le plus mou sur l'échelle de Mohs est le talc. À partir de là, nous avons la référence standard pour les minéraux les plus mous aux plus durs :

Bien entendu, il existe plus de dix types de minéraux. De plus, les objets non précieux comme le métal, les ongles, les pièces de monnaie et le verre ont également des mesures de dureté.

Examinons une échelle de dureté complète — minéraux, pierres précieuses et autres éléments inclus — du plus doux au plus dur :

• 1 : Talc

• 1 - 2 : Graphite, Molybdénite, Pyrophyllite

• 1 - 3 : Bauxite

• 1 - 5,5 : Limonite

• 1,5 - 2,5 : Soufre

• 2 : Gypse, Sylvite, Glauconite

• 2 - 2,5 : Halite, Cinabre, Chlorite, Ongle

• 2 - 3 : Moscovite

• 2,5 - 2,75 : Galène

• 2,5 - 3 : Argent, Or, Cuivre, Chalcocite, Biotite

• 2,5 - 3,5 : Barytine

• 3 : Calcite, feuille de cuivre

• 3 - 3,25 : Bornite

• 3 - 3,5 : Withérite, Anhydrite

• 3 - 4 : Vanadinite

• 3 - 5 : Serpentine

• 3,5 - 4 : Sphalérite, Rhodochrosite, Pyrrhotite, Malachite, Dolomite, Cuprite, Chalcopyrite, Azurite

• 3,5 - 4,5 : Sidérite

• 3,5 - 5 : Magnésite

• 4 : Fluorine

• 4 - 7 : Verre, clou

• 4,5 - 7 : Cyanite

• 4,5 - 5,5 : Wollastonite

• 5 : Apatite

• 5 - 5,5 : Titanite, Monazite

• 5 - 6 : Uraninite, Turquoise, Ilménite, Hornblende, Enstatite

• 5 - 6,5 : Magnétite, Lame de couteau, Lime en acier

• 5 - 7 : Plaque à stries

• 5,5 - 6 : Sodalite, Néphéline, Chromite, Augite, Arsénopyrite

• 5,5 - 6,5 : Hématite, Rhodonite, Diopside

• 6 : Feldspath

• 6 - 6,5 : Rutile, Pyrite, Préhnite, Néphrite Jade

• 6 - 7 : Zoïsite, Épidote, Cassitérite

• 6 - 7,5 : Marcassite

• 6,5 - 7 : Spodumène, Olivine (Péridot), Jadéite, Jade, Calcédoine

• 6,5 - 7,5 : Sillimanite, Grenat

• 7 : Quartz

• 7 - 7,5 : Tourmaline, Staurolite, Cordiérite (Iolite)

• 7.5 : Zircone, Euclase

• 7,5 - 8 : Béryl

• 8 : Topaze, Spinelle

• 8.5 : Chrysobéryl

• 9 : Corindon (Rubis, Saphir)

• 10 : Diamant

Vous ne voyez pas une pierre précieuse en particulier dans la liste ? Recherchez sa famille minérale !

Par exemple, la dureté du jaspe est de 6,5-7, comme celle de toutes les pierres précieuses de calcédoine . Certaines familles sont plus complexes, comme le feldspath. La dureté de la labradorite , par exemple, est de 6-6,5, contrairement à la dureté standard de 6 de la plupart des feldspaths.

Pourquoi l’échelle de Mohs est-elle importante ?

Imaginons que vous partez en voyage et que vous emportez des bijoux en pierres précieuses , comme un collier en améthyste , des boucles d'oreilles en diamant et une bague en fluorite. Vous mettez tous les bijoux dans une pochette et la glissez dans votre valise. Mais oh non ! En déballant, vous constatez que vos pierres précieuses en fluorite et en améthyste sont rayées.

Le scénario ci-dessus est un exemple de la raison pour laquelle il est utile pour tous les amateurs de bijoux de connaître la dureté de toute pierre précieuse ou semi-précieuse . Si vous saviez que la dureté de l'améthyste est inférieure à celle du diamant et que les deux sont plus dures que la fluorite, vous auriez pu éviter les rayures en les stockant séparément.

Un autre domaine dans lequel la connaissance de la dureté des pierres précieuses est cruciale est le travail lapidaire (taille des pierres précieuses).

Les lapidaires ne peuvent pas se contenter de choisir la plus belle taille à facettes : ils doivent planifier leur taille en fonction de la dureté, de la solidité et du clivage de la pierre précieuse. Un clivage parfait, une faible solidité et une faible dureté peuvent rendre le polissage et le façonnage d'une pierre précieuse délicats. Une technique et une expertise de lapidaire appropriées sont donc cruciales.

La troisième utilisation importante de l’échelle de dureté de Mohs est l’identification.

Imaginons que vous êtes un passionné de pierres ou de pierres précieuses à la recherche de pierres précieuses (ou « rockhounding ») en Californie, aux États-Unis. Vous repérez un minéral vert qui pourrait être du jade, une pierre précieuse de grande valeur ! Dans l'espoir de l'encaisser, vous l'apportez à un gemmologue. Vos espoirs s'effondrent lorsque le gemmologue vous révèle qu'il ne s'agit pas de jade mais de verdite, une autre pierre précieuse verte de valeur bien inférieure.

Vous vous seriez épargné les montagnes russes des émotions si vous aviez apporté vos propres outils de test de dureté !

Comment tester la dureté des minéraux

Le test de dureté est une première étape facile pour l'identification sur le terrain. Quels outils sont utilisés pour tester la dureté d'un minéral ?

Un kit de test de dureté Mohs standard est doté d'un récipient divisé en 9 compartiments, chacun contenant des cristaux bruts des 1 à 9 premiers minéraux de dureté : talc, gypse, calcite, fluorite, apatite, feldspath, quartz, topaze et corindon. Les diamants sont chers, c'est pourquoi ils sont généralement laissés de côté.

Une autre option est un ensemble de pics de dureté pointus en métal. Ces pics à double extrémité sont souvent codés par couleur et étiquetés avec chaque niveau de dureté. Les pics de dureté sont plus compacts et plus efficaces pour réaliser des rayures précises et moins visibles. Mais ils sont plus chers que les kits de test standard.

Test de dureté étape par étape

Prêt à devenir testeur de dureté Mohs ? Commençons !

Rassemblez votre kit de test, un échantillon de minéral inconnu, un tableau de dureté Mohs et un bloc-notes pour noter les résultats. Si vous êtes à l'intérieur, effectuez le test sur une table de travail (pas un meuble élégant) avec un revêtement solide comme du caoutchouc.

Étape 1 : Grattez le spécimen avec votre ongle.

Les ongles ont une dureté de 2 à 2,5, donc si cela laisse une rayure, vous avez réduit les options aux minéraux entre 1 et 2,5. À partir de là, grattez avec du plâtre, puis du talc.

Aucune égratignure ? Passez à l'étape 2.

Étape 2 : Grattez l'échantillon avec du plâtre ou un pic à 2 niveaux de dureté.

Maintenez le spécimen inconnu d'une main pendant qu'il repose sur la table. Vous pouvez garder le dessous (ou toute zone plate et discrète) du spécimen face vers le haut pour le rayer.

Prenez le minéral d'essai ou le pic de dureté et placez le bord tranchant contre l'échantillon. Tout en maintenant l'échantillon en place, faites glisser fermement le minéral d'essai sur l'échantillon. Pour plus de sécurité, éloignez-le de votre corps.

Essuyez toute poussière de pierre précieuse produite et vérifiez qu'il n'y a pas de rayure. Il doit y avoir un creux visible, utilisez donc une loupe si nécessaire.

Toujours pas de rayure ? Passez à l'étape 3.

Étape 3 : Continuez les tests avec chaque minéral ou pic de dureté successif.

Suivez les instructions de l'étape 2 mais avec votre matériel à 3 niveaux, puis à 4 niveaux, et ainsi de suite jusqu'à ce que vous voyiez une rayure.

Lorsque vous voyez une rayure, notez le minéral qui l'a provoquée et sa dureté. Vous pouvez vérifier en faisant glisser l'échantillon contre votre minéral, ce qui ne devrait pas laisser de rayure. À partir de là, vous pouvez vous référer à votre tableau de dureté Mohs pour voir de quel minéral pourrait être votre échantillon. Vous n'êtes toujours pas sûr ? Effectuez d'autres tests d'identification pour affiner votre recherche.

Conseils de pro pour les tests

Voici quelques conseils supplémentaires pour garantir un test de dureté correct :

• Vérifiez toujours s'il y a un creux dans la rayure, pas seulement une trace.

• Essayez de choisir au moins des spécimens de taille moyenne à tester.

• Si vous soupçonnez qu'un spécimen inconnu a subi des intempéries, trouvez un morceau cassé avec le meilleur lustre à gratter.

• Des inclusions ou des imperfections de surface peuvent entraîner des résultats déroutants. Si vous pensez que cela peut être le cas, grattez une autre zone de l'échantillon.

• N'oubliez pas que vous pouvez toujours faire un test de rayure plus d'une fois !

Avec cela, vous êtes prêt à tester !

Pas trop dur, n'est-ce pas ?

Les avantages de la connaissance de la dureté Mohs vont au-delà des experts ou des étudiants en gemmologie. Tout acheteur de bijoux peut préserver l'éclat de ses pierres précieuses en prenant en compte l'échelle de dureté des pierres précieuses lors du stockage de ses bijoux.

Une fois que vous aurez commencé à tester, qui sait ? Peut-être découvrirez-vous que la gemmologie est votre véritable vocation ! Si vous souhaitez en savoir plus sur les tests de pierres précieuses, découvrez les quatre outils de test essentiels !

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