真库“大王私房课系列二”第85期 
在进入今天专栏文章的主题,也就是宝石硬度大比武之前 ,我们先稍微普及一下硬度的相关知识。
硬度是指材料硬度,在材料科学中指固体材料抗拒永久形变的特性,是一种重要的力学性能。固体对外界物体入侵的局部抵抗能力是比较各种材料软硬的指标,在实际应用中由于测量方法不同,所以有不同的硬度标准,测得的硬度所代表的材料性能也各异。例如金属材料测得的压入硬度反映材料抵抗塑性形变的能力,而陶瓷和矿物材料使用的压痕硬度却反映材料抵抗破坏的能力,所以各种硬度标准的力学含义不同,单位也不同,彼此间没有固定的换算关系,但是可以通过实验加以对比。
宝石作为矿物的子集,使用刻划硬度,在矿物学里一般指物质刺入另外一种较软物质的能力。在1822年德国矿物学家菲特烈摩斯提出用10种矿物作为矿物的硬度标准,这就是所谓的摩氏硬度,也译为莫氏硬度。一般莫氏硬度分10级,后来因为出现了一些人工合成的硬度大的材料,1933年,里奇韦(音译)在莫氏硬度的基础上将标度扩大为15级。莫氏硬度标度上的硬度增量非常任意,不是线性或成比例的,因此这个体系主要用于测定矿物的相对硬度,而不用于其他材料如金属。与刻划硬度相比,对应的还有压入硬度,压入硬度有布氏硬度和洛氏硬度,以及维氏硬度,和努氏硬度和其它好几种不同体系。而绝对硬度又称回弹硬度或动态硬度,又是一套不同的标准和体系,里面又有里氏硬度和肖氏硬度的标准,这些都主要是测试金属硬度的方法和单位。
说了这么多,大家可能就晕了,但是其实只要明白,一般来讲测量矿物包含宝石在内的硬度体系都是用莫氏硬度,而莫氏硬度并非绝对硬度值,而是按照硬度的顺序表示的值,比如滑石的硬度为1,金刚石为10,刚玉为9,但经显微硬度计测得的绝对硬度,金刚石为滑石的4192倍,刚玉为滑石的442倍。
图注1:莫氏硬度代表矿物及其硬度标示。图源维基百科和GUILD公众号。
人工合成的物质里已经有比金刚石也就是钻石更硬的物质,但所有已知天然物质里,金刚石的硬度最高,在莫氏硬度里是10级。
那么作为4大贵宝里面的刚玉家族也就是红宝石和蓝宝石,他们的莫氏硬度是9。
接下来可并不是祖母绿,而是如果算5大贵宝的话,除了钻石红蓝绿之外的金绿宝石了,整个金绿宝石家族的莫氏硬度达到8~8.5,包括了猫眼和变石以及变猫,当然也包括普通的金绿宝石。
在硬度8这一级呢,主要有两种宝石,比如这几年大火的尖晶石,它在历史上都是被认为是红宝石或者蓝宝石。还有除了帝王托帕之外大家通常认知里认为是入门级别宝石的托帕石。
再往下才能轮到包含祖母绿在内的绿柱石家族,大家族的硬度是7.5~8,包含了祖母绿,海蓝宝石和摩根石这些常见的成员,当然也包含无色绿柱石和金绿柱石以及红色绿柱石这样相对少见甚至罕见的成员。
接下来就是碧玺家族,硬度值是在7~7.5,帕拉伊巴,红宝碧玺以及常见的各色碧玺都是。
请注意,硬度的下限到7的时候,这是一个比较关键的数字,因为空气中的灰尘里面有不少是石英质的小颗粒,也就是沙子,那么石英的硬度是7,所以就是说如果宝石的硬度低于7的话,那么如果在佩戴和保存的时候不注意,除了有可能会被更高硬度的宝石刻划损伤,还有可能被灰尘中的这些颗粒刮擦导致表面有划痕。
那么,我们前段时间写的那一篇石榴石大家族里面呢,它的硬度就是正好跨过这个数字,大家族里的莫氏硬度是从6.5~7.5,因为石榴石这一组的矿物存在广泛的类质同象替代,也就是像上次我们文章中讲的很多都是串儿或者是说混血儿,所以每种石榴石的化学成分都会有比较大的变化,那相对的莫氏硬度也有差异。那么这个大家族里比较热门或者流行的几种代表性的宝石,它们的硬度分别如下:沙弗莱,6.5~7.5,翠榴石6.5~7,锰铝榴石也就是芬达石是6.5~7.5。
坦桑石,矿物名称为黝帘石,莫氏硬度为6-7,和澳洲欧泊的硬度近似。
在玉石里面翡翠属于硬玉,它是多种矿物的集合体,它的莫氏硬度为6.5~7。
像月光石和日光石之类,属于长石家族的宝石,它们的硬度通常都是6。
那么大家都知道,一种矿物如果能够被称之为宝石,它必须达到美久稀的标准,也就是美丽,持久,稀有,那么持久这个点其实主要就是体现在这种宝石的硬度上。刚刚已经提到,如果一种宝石的硬度低于7,它就会有一定的风险被空气中的灰尘刮擦出现划痕。但是通常低于莫氏硬度6的矿物晶体,哪怕再漂亮,也很难被称为通常意义上的宝石了。比如磷灰石,有些磷灰石的颜色堪比最顶级品质的帕拉伊巴碧玺,我也曾经卖过一些刻面给妹子们做标本,但是卖的时候就讲清楚了,不支持镶嵌,只支持作为标本收藏。又比如萤石和方解石,这两种矿物的晶体,有各种各样的颜色,然后晶形的组合也多种多样,很多矿物爱好者,都会收集收藏,但是很遗憾,他们的硬度太低,不能成为宝石,不然的话就光萤石,各种丰富的颜色,绝对能够在宝石圈里刮起一阵旋风,相比起紫心萤石或者说绿心蓝心萤石,西瓜碧玺可能就只能算个弟弟了,可是碧玺的硬度比它高多了,所以今天碧玺是宝石,萤石就算不得了,虽然在矿标市场高品质的萤石标本卖的不见得比普通的宝石便宜。
所以今天的宝石硬度大比武基本上我们就讲到这里了,那么在后面埋个伏笔,像刚刚提到的,做不了宝石的方解石,为什么名字是这样呢?这又关联到宝石在硬度之外的其它的一些性质,同样会影响它的持久性,也会影响它的价值,所以我们留到下一篇文章再来讲。
图注2:无奖问答,你认得出都是什么石头,各自的莫氏硬度是多少吗?
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