礦物具有特定的化學(xué)成分和晶體構(gòu)造，是組成巖石和礦石的基本單元。礦物能夠用于冶煉金屬、生產(chǎn)陶瓷和玻璃、煅燒石灰興修建筑、制作雕塑和珠寶等各個方面，是人類社會不可或缺的物質(zhì)基礎(chǔ)。

　　硬度是礦物的重要屬性，也是鑒定礦物的重要特征。在兩百多年前，德國地質(zhì)學(xué)家莫斯提出將10種硬度遞增的天然礦物作為硬度1～10的標(biāo)準(zhǔn)，這就是沿用至今的莫氏硬度。這10種礦物有何特殊之處？硬度究竟是怎么一回事？讓我們一探究竟~

　　硬度10：金剛石

　　金剛石是最堅硬的天然物質(zhì)，理所當(dāng)然被選作硬度10的標(biāo)準(zhǔn)礦物。金剛石由碳原子（C）通過強(qiáng)有力的共價鍵彼此相連而成，通常形成于地下深處的高溫高壓環(huán)境，由巖漿帶到地表附近。因其極高的硬度、絕佳的導(dǎo)熱性能以及出眾的光澤，金剛石一直以來都是重要的工業(yè)原料和深受歡迎的寶石材料。金剛石常呈單晶體產(chǎn)出，由于巖漿的熔蝕作用，晶體外觀常呈圓角，表面還可能具有熔蝕坑。質(zhì)量足夠高的晶體經(jīng)人工琢磨后就成為了著名的寶石—鉆石，如八面體單晶在理想狀況下就可以切磨為2顆閃閃發(fā)光的圓形明亮式琢型鉆石。

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　　硬度9：剛玉

　　剛玉是常見礦物中硬度僅次于金剛石的品種，它是鋁的氧化物（Al2O3），主要形成于巖漿作用和某些變質(zhì)作用，不過，相當(dāng)一部分剛玉都產(chǎn)自原巖風(fēng)化后的砂礦。剛玉晶體的外觀通常呈雙錐狀或柱狀，也可呈板狀。由于剛玉微觀結(jié)構(gòu)中連接鋁和氧原子的化學(xué)鍵兼具離子鍵和共價鍵的特性，比本身強(qiáng)度已經(jīng)較高的離子鍵更勝一籌，所以剛玉也較其他絕大多數(shù)礦物更硬。

　　與金剛石一樣，剛玉也可以用作貴重寶石、工業(yè)磨料和精密儀器的軸承。在寶石級的剛玉中，含有鉻元素而呈紅色的稱為紅寶石，而其他顏色的變種統(tǒng)稱為藍(lán)寶石，后者自然又以因鈦和鐵元素致色的藍(lán)色系最受青睞。目前，天然礦產(chǎn)在產(chǎn)量以及質(zhì)地方面已然不能滿足日益高漲的需求，所以各種人造礦物正在逐漸取代自然資源，扮演著越來越重要的角色。剛玉就是最早實現(xiàn)人工大規(guī)模合成的晶體之一，例如激光器中就常常見到合成紅寶石的身影，而鑲嵌有合成剛玉的飾品也因遠(yuǎn)低于天然寶石的價格而大受歡迎。

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　　硬度8：黃玉

　　黃玉是含有氟和羥基的鋁元素硅酸鹽[Al2SiO4(F,OH)2]，產(chǎn)生于有揮發(fā)成分參與的火成巖結(jié)晶過程。黃玉常見完好晶體，以晶面縱紋、大致呈菱形的橫斷面為特點，甚至有報道稱發(fā)現(xiàn)過重達(dá)數(shù)百千克的巨晶。與剛玉中的鋁-氧鍵類似，硅酸鹽礦物的晶格也兼具離子鍵和共價鍵特性，因而普遍較硬，黃玉就是其中的佼佼者，故被用作工業(yè)磨料和精密儀器的軸承。寶石級的黃玉因其礦物英文名稱（topaz）的音譯常被稱作托帕石。照片為產(chǎn)自巴西米納斯吉拉斯州的帝王黃玉，濃烈的雪利酒色使其在寶石市場上廣受青睞。除了經(jīng)典的黃色黃玉之外，同一產(chǎn)區(qū)還出產(chǎn)藍(lán)色、粉紅色甚至紫色的黃玉晶體。

　　硬度7：石英

　　由二氧化硅（SiO2）構(gòu)成的石英作為最重要的造巖礦物之一，在火成巖、變質(zhì)巖和沉積巖中都能找到。嚴(yán)格說來，以二氧化硅為成分的礦物有α-石英、β-石英、磷石英、柯石英等多種晶體結(jié)構(gòu)不同的變體（同質(zhì)多象變體），不過通常所指（也包括定義硬度）的石英都是由硅氧四面體呈三次螺旋排列而成的α-石英。

　　石英主要形成于熱液過程，含有二氧化硅的溶液沿巖石中的縫隙運(yùn)動，在條件適宜的情況下即可結(jié)晶。石英具備諸多顏色，比如水晶指的就是純凈無色的石英晶體，另有紫水晶、黃水晶、薔薇石英等常見品種，以及瑪瑙、玉髓等各式隱晶集合體（即只有在高倍顯微鏡下才能分辨晶體）。除了質(zhì)高色艷者可被用于寶石加工，石英單晶還因為具有壓電性（材料中機(jī)械能與電能相互轉(zhuǎn)換的現(xiàn)象）而被廣泛應(yīng)用于諧振元件（如石英表中）；也由于在紅外和紫外波段的高透射率而具有重要的光學(xué)價值。照片為產(chǎn)自美國紐約州赫基默郡的水晶，此地的石英晶體以透明度高、光澤強(qiáng)烈而著稱。

　　硬度6：正長石

　　長石是最重要的一族硅酸鹽礦物，而正長石是其中含有鉀元素的鉀長石的一種[K(AlSi3O8)]，因其晶體具備兩組基本垂直的解理（晶體受力時傾向沿一定結(jié)晶學(xué)方向破裂形成一系列光滑平面的現(xiàn)象）而得名。作為又一種重要的造巖礦物，正長石最常出現(xiàn)的場合是火成巖，如花崗巖中呈深淺不等粉紅色的部分一般就是正長石的所在了。雖然正長石的晶體通常看上去沒有前面幾種高硬度的標(biāo)準(zhǔn)礦物那樣剔透惹眼，但它對于人類生活的意義一點也不遜色，離開了它，陶瓷和玻璃制造業(yè)就難以為繼。兩個取向不同的長石單晶常經(jīng)由結(jié)合面形成規(guī)則連生的雙晶，根據(jù)結(jié)合面等要素不同又可分為多種雙晶形態(tài)，正長石中可能出現(xiàn)的包括卡斯巴律、巴維諾律、曼尼巴律等。

　　硬度5：磷灰石

　　磷灰石實際上是一族礦物的統(tǒng)稱，它們都是鈣元素的磷酸鹽，不過分子式中可以具備氟、羥基或氯等不同的負(fù)離子。作為磷元素的主要來源，絕大多數(shù)磷灰石礦產(chǎn)都是氟磷灰石[Ca5(PO4)3F]，可以形成于沉積巖或沉積變質(zhì)巖環(huán)境，也可作為副礦物出現(xiàn)在各種火成巖中；而羥（羥基）磷灰石[Ca5(PO4)3(OH)]則是人類等很多動物牙齒或骨骼的主要成分。不過對于礦物鑒定來說幸運(yùn)的是，磷灰石的不同品種硬度相同。磷灰石晶體的形態(tài)常呈片狀、板狀或柱狀，倘或不用硬度加以區(qū)分，往往會與綠柱石、石英等混淆，因此其英文名稱“apatite”就來自于希臘語的“欺騙”一詞。

　　硬度4：螢石

　　螢石是最常見的鹵化物礦物之一，化學(xué)組成為氟化鈣（CaF2），它也是一種典型的熱液礦物。完好的螢石晶體非常普遍，常呈立方體形態(tài)，它們形成于堿性環(huán)境。不過，因為完全解理的存在，更常見的螢石樣品反而是呈八面體造型的解理塊。非解理塊的八面體完整晶體形成于偏酸性的環(huán)境，相對來說要少見一些。更少見的則是只能結(jié)晶于中性環(huán)境的菱形十二面體。

　　螢石是色彩最為豐富的礦物之一，從無色到紅、黃、綠、藍(lán)、紫各種色調(diào)無所不包；更普遍具有熒光效應(yīng)，在紫外線照射下會發(fā)出特定顏色的光線，螢石也因此得名。螢石可以用于化工業(yè)中氫氟酸等氟化物的制備，以及乳白玻璃和琺瑯器皿的生產(chǎn)；此外，螢石還具備超低色散的特性，因此常被用于消色散透鏡等光學(xué)儀器的加工制造。不過，高凈度合成螢石在后一領(lǐng)域已經(jīng)很大程度上取代了天然礦石。

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　　硬度3：方解石

　　方解石是碳酸鈣（CaCO3）晶體的一種存在形式（另一種同質(zhì)多象變體稱為文石）。形成方解石的途徑很多，沉積、熱液、巖漿以至風(fēng)化過程都是可能的渠道。方解石以外觀多樣而著稱，有記錄可循的晶體形態(tài)多達(dá)數(shù)百種，從片狀、錐狀、柱狀到菱面體，以及由多種晶面組合而成的聚形，不一而足。方解石還具備雙折射率和偏光特性，透過其看到的圖案可呈現(xiàn)雙影，因此無色透明的方解石（稱為冰洲石）被廣泛用于光學(xué)元件；同時，以方解石為主要組分的石灰?guī)r、大理巖是重要的建筑材料，也是用于煅燒石灰制造水泥的主要原料。

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　　硬度2：石膏

　　石膏是典型的沉積產(chǎn)物，化學(xué)組成為二水硫酸鈣（CaSO4·2H2O）。由于硫酸鈣的溶解度較低，所以在發(fā)生沉積時，石膏往往是最先從水體中析出的物質(zhì)。在離子晶格中，如果電價相同、晶格結(jié)構(gòu)相近的話，離子半徑越大，鍵力就越弱，硬度也就越小。硫酸根是二價陰離子中半徑偏大的一種，這是硫酸鹽礦物硬度普遍較低的重要原因之一。同時，鈣在常見陽離子中半徑偏大，所以含鈣礦物硬度同樣較低。此外，化學(xué)式含水也會顯著降低礦物的硬度,因此,石膏要比不含水的硬石膏（CaSO4，硬度為3～3.5）來得軟。

　　從古埃及開始，石膏就普遍被用于建筑、雕塑、醫(yī)療等領(lǐng)域，在人類社會扮演了難以替代的角色。天然的透明石膏單晶體又被稱為透石膏，而石膏經(jīng)常還能發(fā)育為“沙漠玫瑰”形態(tài)的片狀集合體，又或者是纖維狀或塊狀集合體。

　　硬度1：滑石

　　滑石為含鎂的硅酸鹽礦物 [Mg3Si4O10(OH)2]，源于熱液的變質(zhì)交代過程。不過與黃玉、長石等同為硅酸鹽且硬度較高的礦物不同的是，滑石的微觀結(jié)構(gòu)呈層狀分布，每層內(nèi)部結(jié)合緊密，但層間作用力卻是極為松散的分子鍵形式，因此滑石質(zhì)地極軟，且接觸時還可以感受到特有的滑膩感。

　　滑石晶體呈板狀或片狀，但在自然界中非常罕見，更多的還是以塊狀集合體形式出現(xiàn)，且經(jīng)常與蛇紋石、方解石等其他礦物混雜在一起。雖說滑石很軟，只能定義最低一級的硬度，卻具有絕佳的耐酸、耐堿性能和遮蓋性以及吸附性，所以經(jīng)常被用作潤滑劑、化妝品、涂料、造紙與陶瓷加工的原料。