3. Механические свойства минералов: деформация и разрушение горных пород и минералов. Методы измерения твердости минералов.

Г. п. в земной коре находятся под воздействием различных нагрузок, которые вызывают в них появление противодействующих напряжений. При достаточной величине нагрузок в горных породах появляются деформации, т. е. изменение формы или объема, или того и другого одновременно. При непрекращающемся действии нагрузок за пределами прочности г. п. вначале пронизываются трещинами, а затем происходит их разрушение. Все деформации можно свести к комбинации трех простейших видов:сжатию,растяжению и сдвигу. Деформации м. происходить с изменением объема, когда действует гидростатическое давление, или объема и формы тела или только формы, когда в земной коре действуют направленные силы. При действии последних возникают деформации трех видов:упругие(эластические),пластические и разрывные. При упругих Д. происходит изменение формы тела, но как только деформирующее воздействие внешних сил прекращается, прежняя форма тел восстанавливается. При пластических Д.форма тел изменяется без разрывов, но в отличие от эластических они необратимы.Пластические Д.особое значение приобретают в глубоких зонах з/к.Они совершаются посредствомдифференциальных движений по определенным направлениям. Они осуществляются путем скольжений, смещения отдельных частей кристалл-хрешеток по определенным структурным направлениям и плоскостям или же механическим путем. При пласт. Д.происходит перемещение зерен относительно друг друга обычно с их одновременной перекристаллизацией. В результате г. п. приобретает структуру, выражающую закономерную ориентацию зерен.Разрывные Д. сопровождаются нарушением сплошности вследствии превышения усилий, вызывающих пластические деформации, возникают Д., сопровождающиеся разрушением тела, т. к. превышен предел текучести г. п., они проявляются в дроблении мин-х зерен, образовании трещин, расколов. При деформации з/к изменение ее формы обуславливается погружением, поднятием, горизонтальным перемещением. Они явл-ся следствием физ-хим процессов, протекающих в земле в сочетании с гравитационными силами, изменением угловой скорости движения З. Различают два вида разрушения в зависимости от положения разрыва в поле напряжения-отрыв и скалывание. Твердость минералов-сопротивление механическому воздействию другого, более прочного тела, обусловленное в основном прочностью крист-й структуры м-ов. Различают твердость царапания, вдавливания,шлифования. У кристаллов большинства минералов твердость анизотропна. Обычно ТВ. Мин-в определяется приблизительно по эталонным минералам шкалы Мооса. Точно твердость опред-я специальными приборами-склерометрами и микротвердометрами (число твердостей-кг/мм²).

Метод Роквелла — твёрдость определяется по относительной глубине вдавливания металлического или алмазного конуса в поверхность тестируемого материала. Твёрдость, определённая по этому методу, является безразмерной и обозначается HR, HRB, HRC и HRA; твёрдость вычисляется по формуле HR = 100 − kd, где d — глубина вдавливания наконечника после снятия основной нагрузки, а k — коэффициент. Таким образом, максимальная твёрдость по Роквеллу соответствует HR 100.

Метод Польди

Метод Виккерса — твёрдость определяется по площади отпечатка, оставляемого четырёхгранной алмазной пирамидкой, вдавливаемой в поверхность. Твёрдость вычисляется как отношение усилия, приложенного к пирамидке, к площади отпечатка (причём площадь отпечатка берётся как площадь части поверхности пирамиды, а не как площадь ромба); размерность единиц твёрдости по Виккерсу кгс/мм². Твёрдость, определённая по этому методу, обозначается HV;

Метод Шора — твёрдость определяется по глубине введения закаленной стальной иглы под действием пружины. Обычно метод Шора используется для определения твердости полимерных материалов. Метод Шора описан стандартом ASTM D2240, который оговаривает 12 вариантов измерения. Чаще всего используются варианты A (для мягких материалов) или D (для более твердых). Твёрдость, определённая по этому методу, обозначается HSA для измерения по варианту A, или HSD для измерения по варианту D. В качестве примера, резина в покрышке колеса легкового автомобиля имеет твердость примерно 70 HSA, школьный ластик - примерно 50 HSA;

Метод Аскер — твёрдость определяется по глубине введения стальной полусферы под действием пружины. Используется для мягких резин. По принципу измерения соответствует методу Шора, но отличается формой поверхности щупа. Аскер С использует полусферу диаметром 2.54 мм. "Аскер" - это название японской компании, производящей измерители твердости - дурометры;

Метод Кузнецова — Герберта — Ребиндера — твёрдость определяется временем затухания колебаний маятника, опорой которого является исследуемый металл;

Метод Польди (двойного отпечатка шарика) — твердость оценивается в сравнении с твердостью эталона, испытание производится путем ударного вдавливания стального шарика одновременно в образец и эталон (см. илл.);

Шкала Мооса — определяется по тому, какой из десяти стандартных минералов царапает тестируемый материал, и какой материал из десяти стандартных минералов царапается тестируемым материалом.