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モース硬度スケール
モース硬度スケールは、鉱物または宝石の傷に対する耐性を相対的に表したものです。宝石学における主要なツールとして、モース硬度スケールは宝石を識別し、宝石が損傷するのを防ぐために重要です。
鉱物硬度スケールの名前はどこから来たのでしょうか?
ドイツの鉱物学者で地質学者のフリードリヒ・モースは、1812 年にモース硬度スケールを作成しました。当時、ほとんどの鉱物の分類は化学組成に限定されていました。古代の学者テオプラストスが紀元前 300 年に初めて宝石の硬度を比較しましたが、モースは最初の公式の分類リストを作成しました。
モース硬度は 10 段階に分けられ、最低が 1、最高が 10 です。ダイヤモンドが世界で最も硬い石であることは周知の事実であったため、モース硬度はダイヤモンドを 10 の指標として使いました。そこから、モース硬度は、硬度の異なる 9 種類の鉱物を集めて、各段階を定めました。
モース硬度スケールは完璧ではありませんが、宝石鑑定士や愛好家にとっては便利で不可欠なツールです。
このガイドでは、モース硬度スケールがなぜ重要なのか、どのように使用するのか、そして最も柔らかい鉱物から最も硬い鉱物まで、各宝石がモース硬度スケールのどこに該当するのかを説明します。まず、モース硬度スケールの概要を簡単に説明します。
1: タルク
2: 石膏
3: 方解石
4: 蛍石
5: アパタイト
6: 長石
7: クォーツ
8: トパーズ
9: コランダム
10: ダイヤモンド
さて、残りの部分に移りましょう!
鉱物の硬度とは何ですか?
硬度が引っかき傷に関係していることはご存知でしょうが、引っかき傷とはどのように定義されるのでしょうか?
モース硬度スケールにおける「傷」の定義は、永久的な目に見える欠陥(または「転位」)です。石の靭性(次に説明します)がより弾力性があり、その後元の形状と外観に戻る場合、それはモース硬度スケールの用語では傷ではありません。
鉱物 A が鉱物 B を傷つけることができる場合、鉱物 A は鉱物 B よりも上位にランクされます。
では、8 レベルの鉱物は 4 レベルの鉱物の 2 倍の硬さがあるのでしょうか? いいえ、それはよくある誤解です。実際には、モース硬度スケールは質的な順序スケールです。
定性的スケールとは、何ですか? 「定性的」スケールは、数値測定ではなく、特性を使用して数えられないものを表します。 「順序的」スケールは、順位によって順序付けられます。 各レベルは、単純に他のレベルよりも高いか低いかであり、数値で正確に比較することはできません。
基本的には、スケールの 1 ~ 10 を AJ に置き換えても、基本的に同じように機能します。
ちなみに、サファイアの硬度は 9 ですが、サファイアはトパーズ(モース硬度スケールでは 8) の 2 倍硬く、ダイヤモンド (10) の 4 倍柔らかいです。
独自の硬度レベル
基本的な 1 ~ 10 のモース硬度スケールの数値はすべての鉱物に当てはまるわけではなく、不規則な値に遭遇する場合もあります。
まず、エメラルドの硬度が 7.5 といった中間の値が表示されることがあります。
中間ランクは、単にスケール上のより具体的なランク付けです。エメラルドの場合、ブルートパーズの硬度 8 よりは低いですが、ローズクォーツの硬度 7 よりは高くなります。
他に見られる不規則性としては、硬度の範囲が挙げられます。
たとえば、オパールの硬度は 5 ~ 6.5 です。なぜでしょうか? オパールの水分含有量はさまざまで、組成が一定ではありません。化学組成が硬度に影響を与える可能性があるため、3 つの異なるオパールがそれぞれ 5、6、6.5 になる可能性があります。
宝石のモース硬度に影響を与えるもう 1 つの要因は風化です。環境の力 (風、雨、バクテリアなど) によって鉱物が摩耗すると、柔らかくなることがあります。
最後に、同じ結晶でも硬度のレベルが異なる場合があります。
たとえば、カイヤナイト結晶は、1 つの軸の硬度が 5 で、垂直軸の硬度が 7 です。硬度レベルが異なるのは、1 つの軸の分子結合が他の軸よりも弱いためです。
硬度と靭性
ダイヤモンドは最も強い石だと聞いたことがある人も多いと思いますが、それは本当でしょうか? ダイヤモンドのモース硬度は 10 で、世界で最も硬い鉱物です。
しかし、モース硬度は靭性の尺度ではないため、最も硬いということは壊れないことを意味するわけではありません。
靭性(または粘り強さ)は、鉱物が壊れたり欠けたりするのに対する耐性を表します。
ダイヤモンドは脆く、簡単に壊れてしまいます。よく言われることわざに「鉄のハンマーでダイヤモンドを傷つけることはできないが、ダイヤモンドを壊すことはできる」というのがあります。
ダイヤモンドとジェダイトヒスイを比較してみましょう。 ヒスイの硬度は 6.5 ~ 7 なので、ダイヤモンドよりも傷がつきやすいです。 ただし、ヒスイはダイヤモンドよりも硬いので、ダイヤモンドを壊すのはヒスイを壊すよりも簡単です。
画像: ビッカース硬度計
モース硬度と他の硬度スケール
モース硬度は宝石の硬度を表す唯一のスケールではありません。他のスケールには、ロックウェル、ビッカース、ヌープ、ショア、ブリネルなどがあります。各スケールは特定の種類の材料に最も役立ちます。最もよく使われるのはロックウェルとビッカースです。
ロックウェル試験では、「差圧測定装置」を使用して、へこみの硬さを測定します。予備荷重、わずかに増加した荷重、そして大きな荷重をかけて、へこみの深さを測定します。これは最も正確な硬度試験ですが、高度な機器が必要です。
ビッカース試験は、マイクロ硬度またはマイクロインデンテーション試験であり、薄いまたは小さな試験片に最適です。ビッカース法では、インデンテーションの深さも測定しますが、インデンテーションの深さははるかに小さくなります。ただし、この試験には、滑らかで磨かれた試験片、高度な機器、および計算が必要です。
モース硬度テストは、よりアクセスしやすく、高度な機器や計算を必要とせず、最も理解しやすいため、宝石学者や愛好家に最もよく使用されています。
モース硬度スケールに戻って、それぞれの宝石のランクを見てみましょう。
モース硬度表
モース硬度スケールで最も柔らかい鉱物はタルクです。そこから、最も柔らかい鉱物から最も硬い鉱物までの標準的な基準が生まれます。
もちろん、鉱物の種類は 10 種類以上あります。さらに、金属、爪、ペニー硬貨、ガラスなど、宝石以外のアイテムにも硬度の測定値があります。
鉱物、宝石、その他のアイテムを含む、最も柔らかいものから最も硬いものまでの完全な硬度スケールを見てみましょう。
1: タルク
1 - 2: グラファイト、モリブデン鉱、パイロフィライト
1 - 3: ボーキサイト
1 - 5.5: リモナイト
1.5 - 2.5: 硫黄
2: 石膏、シルバイト、グラオコナイト
2 - 2.5: 岩塩、辰砂、緑泥石、爪
2 - 3: モスクワ
2.5 - 2.75: ガレナ
2.5 - 3: 銀、金、銅、黄銅鉱、黒雲母
2.5 - 3.5: 重晶石
3: 方解石、銅板
3 - 3.25: ボルナイト
3 - 3.5: ウィザライト、無水石膏
3 - 4: バナジナイト
3 - 5: サーペンタイン
3.5 - 4: 閃亜鉛鉱、菱マンガン鉱、磁硫鉄鉱、孔雀石、ドロマイト、赤銅鉱、黄銅鉱、藍銅鉱
3.5 - 4.5: シデライト
3.5 - 5: マグネサイト
4: 蛍石
4 - 7: ガラス、釘
4.5 - 7: カイヤナイト
4.5 - 5.5: 珪灰石
5: アパタイト
5 - 5.5: チタン石、モナザイト
5 - 6: ウラン鉱、ターコイズ、イルメナイト、角閃石、エンスタタイト
5 - 6.5: マグネタイト、ナイフの刃、スチールヤスリ
5 - 7: ストリークプレート
5.5 - 6: ソーダライト、ネフェリン、クロム鉄鉱、輝石、硫砒鉄鉱
5.5 - 6.5: ヘマタイト、ロードナイト、透輝石
6: 長石
6 - 6.5: ルチル、パイライト、プレナイト、ネフライト翡翠
6 - 7: ゾイサイト、緑簾石、錫石
6 - 7.5: 白鉄鉱
6.5 - 7: スポジュメン、オリビン(ペリドット)、ジェダイト、ヒスイ、カルセドニー
6.5 - 7.5: シリマナイト、ガーネット
7: クォーツ
7 - 7.5: トルマリン、スタウロライト、コーディエライト(アイオライト)
7.5: ジルコン、ユークレース
7.5 - 8: ベリル
8: トパーズ、スピネル
8.5: クリソベリル
9: コランダム(ルビー、サファイア)
10: ダイヤモンド
リストに特定の宝石が表示されませんか? その宝石の鉱物ファミリーを確認してください。
たとえば、ジャスパー硬度は 6.5 ~ 7 で、すべてのカルセドニー宝石と同じです。長石のように、一部のファミリーはより複雑です。たとえば、ラブラドライト硬度は 6 ~ 6.5 で、ほとんどの長石の標準硬度 6 とは異なります。
モース硬度はなぜ重要なのか?
旅行に出かけるときに、アメジストのネックレス、ダイヤモンドのイヤリング、蛍石の指輪など、宝石のジュエリーを持っていくとします。ジュエリーをすべて 1 つのポーチに入れてスーツケースに放り込みます。ところが、なんと! 開梱してみると、蛍石とアメジストの宝石に傷がついているのに気づきます。
上記のシナリオは、貴石や半貴石の硬度を知っておくことが、すべてのジュエリー愛好家にとって役立つ理由の一例です。アメジストの硬度がダイヤモンドより低く、どちらも蛍石より硬いことを知っていれば、別々に保管することで傷を防ぐことができたでしょう。
宝石の硬度に関する知識が極めて重要なもう一つの分野は、宝石細工(宝石のカット)です。
宝石細工師は、単に最も美しいファセットカットを選ぶだけではだめです。宝石の硬度、靭性、劈開に応じてカットを計画しなければなりません。劈開が完璧で、靭性や硬度が低いと、宝石の研磨や整形が難しくなるため、適切な宝石細工の技術と専門知識が不可欠です。
モース硬度スケールの 3 番目の重要な用途は識別です。
たとえば、あなたが米国カリフォルニア州で宝石探し(または「ロックハンティング」)をしている岩石や宝石愛好家だとします。緑色の鉱物を見つけましたが、これは貴重な宝石である翡翠かもしれません。換金しようと宝石鑑定士に持っていきます。宝石鑑定士が、それは翡翠ではなく、価値がはるかに低い別の緑色の宝石であるバーダイトだと明かすと、あなたの望みは打ち砕かれます。
硬度試験ツールを自分で持参していれば、感情のジェットコースターに巻き込まれずに済んだでしょう。
鉱物の硬度をテストする方法
硬度テストは、現場での識別のための簡単な最初のステップです。鉱物の硬度をテストするためにどのようなツールが使用されますか?
標準的なモース硬度試験キットには、9 つのスペースに分かれた容器があり、各スペースには、タルク、石膏、方解石、蛍石、アパタイト、長石、石英、トパーズ、コランダムなど、硬度 1 ~ 9 の鉱物の原石結晶が入っています。ダイヤモンドは高価なので、通常は除外されます。
もう一つの選択肢は、鋭い金属製の硬度ピックのセットです。これらの両端ピックは、多くの場合、色分けされ、硬度のランクごとにラベルが貼られています。硬度ピックはよりコンパクトで、正確で目立たない傷をつけるのに適しています。ただし、標準的なテストキットよりも高価です。
硬度テストの手順
モース硬度計の試験官になる準備はできましたか? 始めましょう!
テストキット、未知の鉱物標本、モース硬度チャート、結果を記録するためのメモ帳を用意します。屋内にいる場合は、ゴムなどの丈夫なカバーが付いた作業台(高級家具ではない)の上でテストを実施します。
ステップ 1: 指の爪で標本を傷つけます。
指の爪の硬度は 2 ~ 2.5 なので、傷が残る場合は、選択肢は 1 ~ 2.5 の鉱物に絞り込まれます。そこから、石膏で傷をつけ、次にタルクで傷をつけます。
傷はありませんか? ステップ 2 に進みます。
ステップ 2: 石膏または 2 段階硬度ピックを使用して試料を傷つけます。
未知の標本をテーブルの上に置いたら、片手で持ちます。標本の底部 (または目立たない平らな部分) を上に向けて引っかくようにします。
試験鉱物または硬度ピックを手に取り、鋭い刃を試料に当てます。試料を所定の位置に保持したまま、試験鉱物を試料上でしっかりと引きずります。安全のため、身体から離して引きずります。
宝石の粉塵を拭き取り、傷がないか確認します。傷には目に見える凹みがあるはずなので、必要に応じて拡大鏡を使用してください。
まだ傷が残っていませんか? ステップ 3 に進みます。
ステップ 3: 鉱物または硬度の選択ごとにテストを続行します。
手順 2 の指示に従いますが、傷が見つかるまで、レベル 3 の素材、次にレベル 4 の素材というように繰り返します。
傷を見つけたら、その傷の原因となった鉱物とその硬度を記録します。標本を鉱物に擦り付けて再確認することもできます。この方法では傷は付かないはずです。そこからモース硬度表を参照して、標本がどの鉱物であるかを確認できます。それでも不明な場合は、他の識別テストを行って絞り込みます。
テストに関するプロのヒント
適切な硬度テストを確実に実施するためのヒントをいくつか紹介します。
傷跡に筋だけでなく凹みがないか必ず確認してください。
テストには少なくとも中くらいの大きさの標本を選択するようにしてください。
未知の標本が風化している可能性があると疑われる場合は、最も光沢のある破片を見つけて引っかいてみます。
内包物や表面の傷があると、結果がわかりにくくなる場合があります。その可能性があると思われる場合は、標本の別の部分を削ってみてください。
スクラッチ テストはいつでも複数回実行できることを忘れないでください。
これで、テストの準備は完了です。
そんなに難しくないですよね?
モース硬度のランクを知ることのメリットは、宝石学の専門家や学生だけにとどまりません。宝石の購入者は誰でも、宝石を保管する際に宝石の硬度スケールを考慮することで、宝石の輝きを保つことができます。
一度テストを始めれば、どうなるかはわかりません。宝石学があなたの本当の天職だと気づくかもしれません。宝石のテストについて詳しく知りたい場合は、 4 つの必須テスト ツールについて学んでください。
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