คุณสมบัติทางกายภาพของแร่

คุณสมบัติทางกายภาพของแร่มีความสำคัญอย่างยิ่งในการจำแนกแร่ออกเป็นชนิดต่างๆ นักธรณีวิทยาทุกคนจำเป็นต้องมีความรู้ความเข้าใจคุณสมบัติทางกายภาพต่างๆ ของแร่เป็นอย่างดี ซึ่งถือว่าเป็นความรู้พื้นฐานที่สำคัญของการศึกษาทางธรณีวิทยา นอกจากความรู้ความเข้าใจแล้ว นักธรณีวิทยายังต้องมีทักษะที่สามารถนำคุณสมบัติเหล่านี้ไปใช้ได้อย่างถูกต้องอีกด้วย คุณสมบัติเหล่านี้มีประโยชน์อย่างมากในการทำงานภาคสนามที่ต้องทำการระบุชนิดหิน แร่ เพื่อทำแผนที่ธรณีวิทยา ก่อนการตรวจสอบในขั้นละเอียดต่อไป

สี (color)

สี เป็นลักษณะเฉพาะของแร่อย่างหนึ่ง ซึ่งจะขึ้นอยู่กับธาตุและโครงสร้างที่ประกอบเป็นแร่ใน บางแร่จะมีสีแตกต่างกันมาก เนื่องจากมีมลทิน (impurities) เข้ามาเจือปน แร่พวกที่พบว่ามักจะมี หลายสีนั้น ส่วนใหญ่แร่พวกนี้เมื่อบริสุทธิ์จะมีสีขาว หรือไม่มีสีเมื่อมีอะตอมของธาตุอื่น โดยเฉพาะ ไอออนของธาตุทรานสิชัน (transition elements) เข้าไปปน จะทำให้แร่นั้นกลายเป็นสีต่าง ๆ ตามธาตุ ที่มาปนเหล่านั้น

สีผงละเอียด (Streak)

สีผงละเอียด เป็นคุณสมบัติเฉพาะตัวของแร่แต่ละชนิด เมื่อนำแร่มาขีดบนแผ่นกระเบื้อง (ที่ไม่เคลือบ) จะเห็นสีของรอยขีดติดอยู่แผ่นกระเบื้อง ซึ่งอาจมีสีไม่เหมือนกับชิ้นแร่ก็ได้ เช่น ฮีมาไทต์และแมกเนไทต์ เป็นสินแร่เหล็กเหมือนกัน แต่ฮีมาไทต์ให้ผงสีแดง ส่วนแมกเนไทต์ให้ผงสีดำ การทดสอบด้วยสีผงละเอียดมีความน่าเชื่อถือกว่าการดูสีของตัวแร่เอง

ประกาย (Luster)
ประกาย หรือความวาว เป็นสมบัติหนึ่งของแร่ที่มีต่อแสง เกิดจากความสามารถของแร่ในการสะท้อนแสงซึ่งแต่ละแร่ก็จะมีสมบัติแตกต่างกันไป ประกายขึ้นอยู่กับการจับตัวของธาตุและความต่อเนื่องในโครงสร้างของผลึก

1. เหมือนโลหะ (metallic; M) มีลักษณะเป็นมันแวววาวอย่างโลหะผิวมัน เช่นที่พบในแร่กาลีนาหรือแร่ไพไรต์ ถ้าหากมีประกายคล้ายโลหะแต่ไม่มีแวววาวเท่าโลหะ ก็เรียกเป็นกึ่งเหมือนโลหะ (sSub-metallic; Sm) เช่น สฟาเลอไรต์ ที่มีเหล็กปนมาก
2. เหมือนเพชร (adamentine; A) เป็นประกายที่มีลักษณะเล่นแสงแพรวพราวคล้ายเพชร เช่น ที่พบในเพชร หรือผลึกดีบุก แต่ถ้าไม่แพรวพราวเท่าพวกเหมือนเพชร ก็เรียกว่า กึ่งเหมือนเพชร (sub-adamentine; Sa) เช่น ผลึกแคลไซต์เล็ก ๆ ที่เกาะกันเป็นกลุ่ม
3. เหมือนแก้ว (vitreous; V) เป็นประกายใสแจ๋วเหมือนแก้ว อย่างที่พบในโทแพซ ในหินเขี้ยวหนุมาน แต่ถ้ามีประกายคล้ายเหมือนแก้ว แต่ไม่ใสเหมือนแก้ว ก็เรียกว่า กึ่งเหมือนแก้ว (sub-vitreous; Sv) เช่น ฟลูออไรต์
4. เหมือนยางสน (resinous; R) ลักษณะเป็นมันมีเหลือบน้อย ๆ คล้ายยางไม้ที่แห้ง หรืออำพัน เช่น สฟาเลอไรต์ เป็นต้น
5. เหมือนมุก (pearly; P) ลักษณะเป็นมันแวววาว อาจเหลือบสีรุ้งเหมือนไข่มุก หรือเปลือกหอย เช่น ทัลค์ หรือมัสโคไวต์
6. เหมือนน้ำมัน (greasy; G) ลักษณะเป็นเหมือนผิวอาบน้ำมันบาง ๆ เช่น แกรไฟต์
7. เหมือนไหม (silky; S) มีลักษณะเป็นเส้น ๆ ที่มีความแวววาวเหมือนไหม เช่น ยิปซัมชนิดที่มีชื่อ Satin spar หรือ เซอร์เพนทีน ชนิดแอสเบสทอส
8. เหมือนดิน (dull; D หรือ earthy; E) เป็นลักษณะประกายที่ตรงกันข้ามกับการสะท้อนแสง
   เพราะจะมีลักษณะด้าน ๆ เหมือนเดิม เช่นที่พบในดินขาว หรือชอล์ค

ความโปร่ง (Diaphaneity)
จะมองเห็นได้ทันทีหรือโดยการยกก้อนแร่ขึ้นมาส่องดูกับแสงสว่าง ความโปร่ง (Diaphaneity) คือ สมบัติของแร่ที่ยอมให้แสงผ่าน ซึ่งแบ่งออกเป็นสามประเภท

1. โปร่งใส (transparent) คือ ความใสที่สามารถจะมองผ่านไปเห็นวัสดุอื่นที่อยู่ด้านตรงกันข้ามกับคนทดลอง กล่าวได้ว่ายอมให้ทั้งแสงและสายตามองผ่านทะลุได้ เช่น ควอรตซ์ โทแพซ
2. โปร่งแสง (translucent) เป็นความโปร่งที่ไม่สามารถจะมองทะลุได้ แต่ยอมให้แสงผ่านได้ เช่น หินเขี้ยวหนุมานสีชมพู หรือสีน้ำนม
3. ทึบแสง (opaque) คือ ความไม่โปร่ง ไม่ยอมให้แสงและสายตาผ่านทะลุไปได้เช่นแร่โลหะต่างๆ

สมบัติอื่นที่มีต่อแสง (Other properties reflected to light)

1. แสงโอปอล์ (opalescence) เป็นการสะท้อนแสงขุ่นมัวคล้ายนม ออกมาจากภายในของแร่ ดังจะเห็นได้จากโอปอล์ หรือมุกดาหาร
2. แสงลายเส้น (chatoyancy) เป็นแถบของประกายลายเส้นเหมือนแนวของเส้นไหม เมื่อจับก้อนแร่พลิกไปมา พบในแร่ที่มีโครงสร้างเป็นเส้นใย เช่น ในแร่หินเขี้ยวหนุมานชนิดตาเสือ (tiger’s eye) ในแร่ คริสโซเบอริลชนิดตาแมว (cat’s eye) เป็นต้น
3. ยี่หร่าหรือสาแหรก (asterism) ลักษณะของยี่หร่า คือ การเกิดประกายคล้ายดาวเป็นแฉก ๆ อย่างที่พบใน star sapphire หรือทับทิม เกิดขึ้นเมื่อแร่ถูกตัดในทิศทางที่ตั้งฉากกับแกนเอก (principal axis) ของผลึก จำนวนแฉกที่เกิดขึ้นจะบ่งจำนวนสมมาตรของแกนเอกนั้น เช่น 6, 4, 3, และ 2 เป็นต้น

การเล่นแสง (Change or play of color)
การเล่นแสงนี้ คือ การเปลี่ยนสีของแร่เมื่อแสงตกกระทบในทิศทางต่างๆ ทดสอบโดยหมุนก้อนแร่ให้กระทบแสงในทิศทางต่าง ๆ แล้วสีที่เห็นจะเปลี่ยนไป พบมากในแร่ซิลิเกตพวกแพลจิโอเคลส โดยเฉพาะในชนิดที่มีชื่อว่า ลาบราดอไรต์ (labradorite) และ โอลิโกเคลส หรือซันสโตน (oligoclase หรือ sunstone)

1. แสงลายแตก (iridescence) เป็นลักษณะที่มองเห็นคล้าย ๆ รูปเข็ม หรือรอยร้าวลึกลงไปใต้ผิวแร่ เป็นผลเนื่องจากรอยแตกหรือการเชื่อมต่อของหน่วยเซลล์ชั้นในผลึกแร่ไม่สนิท พบมากในแร่ที่มีแนวแตกทิศทางเดียวดี เช่น แร่ในกลุ่มแพลจิโอเคลส
2. การเรืองแสง (luminescence) แร่บางชนิดสามารถจะเรืองแสงในที่มืด หรือกระทบแสงที่มีความยาวคลื่นพิเศษ เช่น อุลตราไวโอเลต การเรืองแสงนี้มีชื่อเรียกหลายอย่าง เช่น การเรืองแสงเมื่อได้รับแสงต่าง ๆ เรียกว่า fluorescence การเรืองแสงในที่มืดก็เรียกว่า phosphorescence ถ้าเป็นการการเรืองแสงเมื่อได้รับความร้อน เรียกว่า thermoluminescence และหากเป็นการเรืองแสงก็ต่อเมือถูกบด ถูกขีด หรือถูกขูดขัด เรียกว่า triboluminescence

การหักเหของแสง และดัชนีหักเห (Refraction and refractive index)
เมื่อแสงเดินทางผ่านแร่ ความเร็วของแสงในแร่จะน้อยกว่าความเร็วของแสงในอากาศ ทำให้เวลาแสงลำเดียวกันเดินทางผ่านตัวกลางสองตัว จะมีการหักเหของแสง ค่าเปรียบเทียบระหว่างความเร็วของแสงในอากาศต่อในแร่ เรียกว่า ดัชนีหักเห (Refractive index) ดัชนีหักเหจะมีค่าเฉพาะสำหรับแร่หนึ่งๆ อาจมีค่าดัชนีหักเห 1 ค่า 2 ค่า หรือ 3 ค่า ขึ้นอยู่กับระบบผลึกของแร่
ผลึกแร่มีความยาวแกนพื้นฐานเท่ากันทุกแกน หรือเป็นอันยรูปจะมีค่าดัชนีหักเห 1 ค่าเรียกว่า isotropic ผลึกแร่มีอัตราส่วนความยาวแกนพื้นฐานไม่เท่ากัน มีค่าดัชนีหักเหหลายค่า เรียกเป็น anisotropic ซึ่งมี 2 ชนิด คือ (1) พวกที่มีความยาวแกนผลึก 2 ค่า จะให้ดัชนีหักเห 2 ค่าเช่นกัน เรียกว่า uniaxial (2) พวกที่มีผลึกแร่มีความยาวแกนพื้นฐานไม่เท่ากันทั้งสามแกน จะมีค่าดัชนีหักเห 3 ค่า เรียกว่า biaxial เกิดจาก แสงเดินทางตามแนวแกนทั้งสามด้วยความเร็วไม่เท่ากัน

ความแข็ง (Hardness)
ความแข็ง คือ ความคงทนต่อการขีดขูด ซึ่งวิธีทดสอบความแข็ง ทำได้โดยเอาแร่ที่ต้องการทดสอบ 2 ชนิด ชนิดหนึ่งควรจะรู้ค่า (หรืออาจเปรียบเทียบกับวัสดุอื่น เช่น เล็บ ตะปู เหรียญทองแดงมีด) ให้ใช้ปลายแหลมหรือมุมแหลมขีดลงบนหน้าเรียบของแร่ที่ต้องการทดสอบ ถ้ามีผงแร่เกิดขึ้นก็ปัดหรือเป่าออกเสียก่อน แล้วพิจารณาว่ามีรอยขูดปรากฏขึ้นหรือไม่ ถ้าไม่มีให้กลับเอาแร่ที่ถูกขีดทดลองขีดลงไปบนหน้าเรียบของอีกแร่หนึ่งแล้วดูว่ามีรอยเกิดขึ้นหรือไม่ ถ้ามีแสดงว่าแร่ที่ใช้ขีดแข็งกว่าแร่ที่
เป็นรอย แล้วจึงเปรียบเทียบความแข็งดูว่าควรจะอยู่ที่ประมาณลำดับที่เท่าใด ซึ่งในแร่แต่ละชนิดสามารถเปรียบเทียบกับลำดับขั้นความแข็งของโมห์ (Mohr’s scale of hardness) ได้ดังนี้

	ลำดับที่ 1 ทัลค์ (Talc) สามารถที่จะขูดขีดได้ด้วยเล็บมือ
	ลำดับที่ 2 ยิปซัม (Gypsum) สามารถจะขีดเป็นรอยได้บ้างด้วยเล็บมือ แต่ไม่สามารถที่จะเอายิปซัมขีดเหรียญทองแดงให้เป็นรอยได้ (เล็บมือมีความแข็งประมาณ 2.5 แต่เล็บบางคนอาจแข็งกว่า หรืออ่อนกว่านี้)
	ลำดับที่ 3 แคลไซต์ (Calcite) แคลไซต์สามารถทำให้เหรียญทองแดงเป็นรอยได้เล็กน้อย และเหรียญทองแดงก็สามารถขีดแคลไซต์เป็นรอยได้เช่นกัน (ทองแดงมีความแข็งประมาณ 3)
	ลำดับที่ 4 ฟลูออไรต์ (Fluorite) ฟลูออไรต์สามารถทำให้เหรียญทองแดงเป็นรอย แต่ ไม่สามารถขีดอะพาไทต์ หรือแก้วได้
	ลำดับที่ 5 อะพาไทต์ (Apatite) สามารถทำให้กระจกเป็นรอยได้บ้างเล็กน้อย และแก้วกระจกก็สามารถจะทำให้อะพาไทต์เป็นรอยได้บ้าง แต่กระจกเป็นแก้วโซดา มีความแข็งประมาณ 5 – 5.5 ถ้าเป็นพวกแก้วโพแทส หรือ บอโรโรซิลิเกต จะแข็งกว่านี้
	ลำดับที่ 6 ออร์โทเคลสเฟลด์สปาร์ (Orthoclase) ออร์โทเคลสจะขีดกระจกเป็นรอยได้ง่าย แต่ถ้าใช้มีดขีดออร์โทเคลสจะเป็นรอยได้เล็กน้อย (ใบมีดจะมีความแข็ง 5 – 5.6)
	ลำดับที่ 7 หินเขี้ยวหนุมาน (Quartz) ใบมีดจะขีดหินเขี้ยวหนุมานไม่ได้ และหินเขี้ยวหนุมานจะทำให้โทแพสเป็นรอยไม่ได้เช่นกัน
	ลำดับที่ 8 โทแพส (Topaz) โทแพสจะทำให้หินเขี้ยวหนุมานเป็นรอยได้ แต่ไม่สามารถจะทำให้คอรันดัมเป็นรอยได้
	ลำดับที่ 9 คอรันดัม (Corundum) แร่คอรันดัมจะทำให้โทแพส หรือสปิเนลเป็นรอย แต่ไม่สามารถทำให้เพชรเป็นรอย แต่ซิลิคอนคาร์ไบด์จะทำให้คอรันดัมเป็นรอยได้
	ลำดับที่ 10 เพชร (Diamond) เพชรจะไม่ถูกอะไรขีดข่วนได้ นอกจากเพชรด้วยกันเอง และเพชรยังใช้ตัดแร่อื่นได้ด้วย

แร่ kyanite (Al2SiO5) จะมีความแข็ง 4-5 ตามความยาวของผลึก แต่จะมีความแข็ง 6-7 ในทิศทางอื่น ในตารางแสดงลำดับความแข็งของแร่ทั่ว ๆ ไปมักจะแสดงค่าความแข็งที่แข็งที่สุดของแร่นั้น

ลักษณะรูปแบบและผลึก (Forms and crystals)
ผลึก (crystals) หมายถึง ของแข็งที่มีโครงสร้างภายในเป็นระเบียบทั้ง 3 มิติ ส่วนคำว่า “รูปแบบ” (forms) หมายถึง ลักษณะภายนอกของผลึกที่มักจะพบในธรรมชาติ ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของแร่แต่ละชนิด เอกลักษณ์ของรูปแบบทำให้ในผลึกอย่างเดียวกัน มุมระหว่างหน้า 2 หน้าของผลึกอย่างเดียวกันจะให้ค่าเท่ากัน ไม่ว่าผลึกนั้นจะมีขนาดเป็นอย่างไร แร่บางแร่อาจมีรูปแบบหลายอย่าง เช่น แคลไซต์ มีประมาณ 108 รูปแบบ โดยรูปแบบ และโครงสร้างภายในที่เป็นระเบียบของแร่ จะช่วยในการตรวจสอบแร่ได้ สามารถจะแบ่งเป็นระบบ ตามสมมาตรได้ 6 ระบบ ดังต่อไปนี้

ระบบไอโซเมตริก (Isometric system) มีแกนสมมาตร (แกมสมมติ) 3 แนว 4 แกน และแกนพื้นฐาน(สมมติ) ทั้ง 3 แกนจะมีความยาวเท่ากัน และตั้งฉากซึ่งกันและกัน รูปแบบพื้นฐานมีเป็นแต่ชนิด ฟอร์มปิด คือ ไม่ต้องมีรูปแบบอื่นมาเสริมก็คงตัวเป็นผลึกได้ มีดังนี้ รูปลูกบาศก์ รูปแปดหน้า รูปสิบสองหน้า รูปยี่สิบสี่หน้าต่าง ๆ รูปสี่สิบแปดหน้า รูปสิบสองหน้าต่างๆ รูปสี่หน้า

ระบบเฮกซะโกนอล (Hexagonal system) มีแกนสมมาตร 6 แนว หรือ 3 แนว อย่างใดอย่างหนึ่งเป็นแกนเอก วางตั้งฉากอยู่บนอีก 3 แกน ที่มีความยาวแกนเท่ากัน และทำมุมกัน 120 องศา ในแนวระนาบรวมเป็นแกนพื้นฐาน 4 แกน รูปแบบมีทั้งฟอร์มปิด และฟอร์มเปิด ถึงจะเป็นผลึกมีหน้าสมบูรณ์ มีดังนี้ รูปหน้าเดียว รูปสองหน้าขนาน รูปปริซึม รูปปิรามิด รูปทราเปเซียม รูป
ข้าวหลามตัด รูปสิบสองหน้าเหลี่ยมด้านไม่เท่า

ระบบเตตระโกนอล (Tetragonal system) มีแกนสมมาตร 4 แนว 1 แกน เป็นแกนเอกวางตั้งฉากอยู่บนอีกสองแกน ที่มีความยาวแกนเท่ากัน และทำมุม 90องศาในแนวระนาบ รวมเป็นแกนพื้นฐานสามแกน รูปแบบพื้นฐานมีทั้งฟอร์มปิด และฟอร์มเปิด นอกจากรูปหน้าเดี่ยว และรูปสองหน้าขนานแล้ว ยังมีรูปแบบฐานดังต่อไปนี้ รูปปริซึม รูปปิรามิด รูปสี่เหลี่ยมทราเปเซียม
รูปสี่ด้านประสานลิ่ม รูปแบบหน้าสามเหลี่ยมด้านไม่เท่า

ระบบออร์โธรอมบิก (Orthorhombic system) ระบบนี้เป็นระบบที่ผลึกมีแกนสมมาตร 2 แนว 1 แกนหรือระบบสมมาตร 2 แนว 1 ระนาบ แกนพื้นฐานทั้งสามแกนมีความยาวแกนไม่เท่ากัน แต่ตั้งฉากซึ่งกันและกัน รูปแบบพื้นฐานของระบบนี้มีทั้งฟอร์มปิด และฟอร์มเปิด นอกจากรูปหน้าเดี่ยว และรูปสองหน้าขนานแล้ว ยังมีรูปแบบอื่น ๆ ดังนี้ รูปปริซึม (prism) รูปปิรามิด
(pyramid) รูปสี่ด้านประสานลิ่ม (disphenoid)

ระบบโมโนคลินิค (Monoclinic system) ระบบนี้เป็นระบบที่ผลึกมีแกนสมมาตร 2 แนว 1 แกน หรือระบบสมมาตร 2 แนว 1 ระนาบ อย่างใดอย่างหนึ่ง แกนพื้นฐานทั้งสามแกนมีความยาวแกนไม่เท่ากัน มี 2 แกนที่ทำมุมเอียงซึ่งกันและกัน และแกนที่สามจะตั้งฉากกับทั้งสองมุมที่ทำมุมเอียงกันอยู่นั้น รูปแบบในระบบนี้เป็นฟอร์มเปิดทั้งหมด นอกจากรูปหน้าเดี่ยว และรูปสองหน้าขนานแล้ว ยังมีรูปแบบอื่น ๆ ดังนี้ รูปปริซึม (prism) รูปลิ่ม (sphenoid) รูปโดม (dome)

ระบบไตรคลินิค (Triclinic system) เป็นระบบที่มีเพียง 1 แกนสมมาตร ที่มี 1 แนว โดยที่แกนพื้นฐานทั้งสามแกนมีความยาวแกนไม่เท่ากัน และไม่มีแกนใดทำมุมฉากต่อกันเลย รูปแบบในระบบนี้เป็นฟอร์มเปิดทั้งหมด มีอยู่สองอย่าง คือ รูปหน้าเดี่ยว และรูปสองหน้าขนาน เท่านั้น

          ผลึกแร่ต่าง ๆ ประกอบด้วยหน้าผลึกที่มาจากรูปแบบพื้นฐาน อาจมีรูปแบบเดียว หรือรูปแบบหลาย ๆ อย่าง และผลึกที่สมบูรณ์ทุกหน้านั้นมักจะหายาก สมมาตรของผลึกจะลดลงเท่ากับรูปแบบประกอบที่มีสมมาตรต่ำสุดในกรณีที่รูปแบบหลายแบบประกอบกันอยู่ ผลึกแร่หลายชนิดจะแสดงรูปแบบเฉพาะ เช่น ผลึกแคลไซต์ ผลึกหินเขี้ยวหนุมาน ผลึกคอรันดัม แร่หลายชนิดที่ประกอบจากกลุ่มไอออนลบอย่างเดียวกันจะมีผลึกที่เหมือนกัน หรือคล้ายกัน และค่ามุมระหว่างหน้าที่เหมือนกันจะใกล้เคียงกัน ผลึกฝาแฝดจะบ่งลักษณะของแร่นั้นเช่นในแร่ออร์โทเคลส ที่เรียกว่า Carlsbad twin นั้นจะพบเฉพาะในแร่นี้ หรือที่พบในสตรอโรไลต์ ที่เรียกว่า staurolite twin กลุ่มผลึก (crystalline aggregate) และลักษณะที่มีมักเป็น (crystal habit) ก็จะช่วยบ่งชนิดหรือกลุ่มของแร่ได้เช่นกัน

แนวแตก (Cleavage)
แนวแตก คือ สมบัติของแร่ที่มักจะแตกให้หน้าเรียบ ซึ่งการแตกของผลึกแร่ออกเป็นหน้าเรียบๆ นี้ เป็นเพราะพันธะเคมีของไอออนในผลึกแร่ในทิศทางนั้นๆ มีแรงยึดเหนี่ยวกันน้อยกว่าในทิศทางอื่นๆ แร่ต่าง ๆ อาจมีแนวแตกทิศทางเดียว หรือ หลายทิศทาง และมุมระหว่างแนวแตกอาจมีค่าต่าง ๆ กันได้ ขึ้นอยู่กับชนิดแร่และลักษณะผลึก

• ระบบไอโซเมตริก แตกได้ หลายแบบ เช่นแตก 3 ทิศทาง ทำมุมฉากซึ่งกันและกัน ให้ผลเป็นรูปลูกบาศก์ เช่นที่พบในแร่กาลีนา แตก 4 ทิศทาง ทำให้เกิดพื้นผิวเป็นรูปสามเหลี่ยมด้านเท่าแปดหน้าต่อกันเป็นรูปปิรามิด เรียกว่า dodecahedral cleavage
• ระบบเฮกซะโกนอล จะให้แนวแตก 3 แบบ คือแบบหน้าเดียวขนานกับแนวระนาบ (basal cleavage) ตั้งฉากกับแกนเอก พบในแกรไฟต์ แบบเหลี่ยมขนานกับแกนเอก (prismatic cleavage) พบในแร่พวกอะพาไทต์ แบบสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูน จะแตกออก 3 ทิศทาง ทำมุมเอียงกัน ให้ผลึกเล็ก ๆ ที่แต่ละหน้าเป็นรูปสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูน (rhombohedral cleavage) พบในแร่กลุ่มแคลไซต์
• ระบบเตตระโกนอล จะให้ basal และ prismatic cleavage เท่านั้น
• ระบบออร์โทรอมบิค ระบบโมโนคลินิค และไตรคลินิค จะให้ basal, prismatic และแนวแตกแบบสองหน้าขนาน แนวแตกทั้งสองแบบอาจจะขนานกับระนาบใด ๆ ก็ได้

การแตก (Fracture)
การแตก คือ ลักษณะการแตกของแร่ที่ไม่มีแนวแตกทั่ว ๆ ไป การแตกเป็นสมบัติของแร่อย่างหนึ่งเมื่อ ทุบให้แร่แตก เช่นเดียวกับแนวแตก แต่เป็นผลจากพันธะเคมีมากกว่าจะเป็นโครงสร้างของผลึก

• แตกแบบฝาหอย (Conchoidal; Conch.) ผิวที่แตกออกมาจะเป็นเส้นโค้งเรียงซ้อนกันเหมือนลวดลายในฝาหอย อย่างที่พบในหินเขี้ยวหนุมาน หรือ แก้ว ถ้าหากลายเส้นโค้งเห็นไม่เด่นชัด ก็อาจเรียกกึ่งฝาหอย (Sub – conchoidal; Sub – conchoidal)
• แตกเรียบ (Even) เป็นรอยแตกที่ผิวแตกเรียบ เช่น หินปูนชนิดตะกอนละเอียด
• แตกไม่เรียบ (Uneven) เมื่อแตกแล้วผิวแตกที่เป็นจะเป็นคลื่นไม่เรียบ
• แตกขรุขระ (Hackley) ผิวแตกที่เห็นจะขรุขระ และมีปลายแหลมเล็ก ๆ โผล่ขึ้นทั่วไปบนผิวแตกทำให้ผิวไม่เรียบ เช่น ทองแดง
• แตกเป็นเสี้ยน (Splintery) ผิวแตกที่เห็นจะมีลักษณะคล้ายเสี้ยนไม้ หรือเป็นเส้น เช่น พวกแอมฟิโบล
• แตกร่วน (Earthy) จะแตกเป็นชิ้นน้อยเหมือนก้อนดิน เช่น ดินขาว

สัมผัส (Feel)
แร่หลายชนิดเมื่อจับต้องจะให้ลักษณะพิเศษเฉพาะตัว ลักษณะพิเศษเหล่านี้บรรยายได้ดังนี้

• ลื่น (Greasy) จะมีลักษณะลื่นมือคล้ายสบู่ เช่นที่พบในพวกหินสบู่
• สาก (Harsh or meager) มีลักษณะสากหรือหยาบ อย่างเช่น ที่พบในชอล์ค
• เรียบ (Smooth) เมื่อลูบดูจะรู้สึกว่าผิวเรียบ
• ดูดลิ้น (Unctuous) แร่บางชนิดเมื่อวางบนลิ้นหรือที่เปียก จะดูดน้ำเข้าไปในตัวมัน จะทำให้รู้สึกว่ามีอะไรดูดอยู่

กลิ่น (Odor)
แร่ส่วนมากมักจะไม่มีกลิ่นออกมา ลักษณะของกลิ่นอาจบรรยายได้ดังนี้

• กลิ่นโคลน (Argillaceous) มีกลิ่นคล้ายโคลนหรือดินเปียกเมื่อดมดู พบในแร่ดิน
• กลิ่นยางมะตอย (Bituminous) มีกลิ่นคล้ายยางมะตอยหรือน้ำมันดิบ
• กลิ่นไข่เน่า (Fetid) มีกลิ่นคล้ายไข่เน่า หรือไฮโดรเจนซัลไฟด์ พบในแร่กลุ่มซัลไฟด์
• กลิ่นฉุน (Galic or horse – radish) อาจมีกลิ่นฉุนเหมือนกระเทียมอย่างที่พบในพวกแร่อาร์เซนิค หรือมีกลิ่นอย่างหัวผักกาด อย่างที่พบในแร่พวกซีลีเนียม

รส (Taste)
แร่หลายชนิดเมื่อละลายน้ำหรือถูกน้ำลาย จะให้รสพิเศษเฉพาะตัว รสต่าง ๆ สามารถจะบรรยายได้เป็น

• เปรี้ยว (Acid) มีรสเปี้ยวอย่างมะนาว หรือน้ำส้ม เช่น แร่พวกโซเดียมซัลเฟต
• ฝาด (Alkaline) ชิมดูมีรสฝาด เช่น แร่ที่ประกอบด้วยไฮดรอกไซด์ของอัลคาไลน์เออร์ท
• เฝื่อน (Astringent) มีรสเฝื่อนอย่างรสสารส้ม เช่น แร่อลูไนต์
• ขม (Bitter) มีรสขมเช่นดีเกลือ เช่น แร่เอปซอมไมต์
• เค็ม (Saline) มีรสเค็มอย่างเกลือ เช่น แร่เฮไลต์
• เย็น (Cooling) มีความรู้สึกเย็นลิ้น อย่างโซเดียมไนเตรท เช่น แร่โซดาไนเตอร์

ปฏิกิริยาต่อแม่เหล็ก (Magnetism)
มีแร่หลายชนิดที่มีปฏิกิริยาต่อแรงดึงดูดของแม่เหล็ก เช่น แร่แมกนีไทต์ แร่ไพโรไทต์ การทดสอบ โดยการใช้แม่เหล็กแตะกับตัวแร่หรือผงแร่ที่จะทดสอบ ความสามารถในการดูดหรือผลักแม่เหล็กอาจบรรยายได้เป็น

• ดูดแม่เหล็ก (Ferromagnetism) จะสามารถดูดแม่เหล็กได้ดี เช่น แมกนีไทต์
• ดูดแม่เหล็กอย่างอ่อน ๆ (Paramagnetism) แรงที่ดูดแม่เหล็กจะไม่มากนัก แต่จะรู้สึกได้ชัด ว่ามีแรงดูดอยู่บ้าง แร่ในกลุ่มที่ดูดแม่เหล็กอื่น ๆ นี้ มีหลายชนิดที่เมื่อเผาไฟแล้วจะดูดแม่เหล็กดีขึ้น เช่น โครไมต์
• ผลักแม่เหล็ก (Diamagnetism) แร่พวกนี้จะผลักแม่เหล็ก แต่ปฏิกิริยาจะไม่รุนแรงนัก เช่น เซอร์คอน

สมบัติทางไฟฟ้า (Electrical properties)
การทดสอบสมบัติของไฟฟ้า นอกจากจะวัดแรงเคลื่อนของไฟฟ้าแล้ว ยังอาจจะวัดตามวิธีการตรวจสอบคุณสมบัตินั้นๆ สมบัติทางไฟฟ้าของแร่แบ่งออกได้เป็น 3 ชนิด คือ

1. เป็นตัวนำไฟฟ้า แร่พวกนี้สามารถจะนำกระแสไฟฟ้า ได้ด้วยตัวของมันเอง พบในแร่พวกโลหะเป็นส่วนใหญ่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งพวกโลหะมีตระกูลจะเป็นตัวนำไฟฟ้าได้ดี เช่น ทอง เงิน ทองแดง ทองคำขาว
2. เป็นสารกึ่งตัวนำไฟฟ้า (semi-conductor)
3. เป็นฉนวนไฟฟ้า แร่พวกนี้ จะสามารถใช้เป็นฉนวนป้องกันการรั่วไหลของกระแสไฟฟ้าได้ เช่น พวก แอสเบสทอส

นอกจากนี้ แร่ยังมีคุณสมบัติทางไฟฟ้าอื่นๆ อีกเช่น

1. Piezoelectricity
2. Pyroelectricity แร่พวกนี้จะเกิดมีประจุไฟฟ้าบวก และลบที่ปลายตรงข้ามของผลึกแร่ เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนไป จะพบในพวกแร่ที่มี unique polar axis เช่น แร่ tourmaline จะมีแกนเอกเพียงแกนเดียว คือ แกน C จะให้ลักษณะที่เรียกว่า primary pyroelectricity แต่พวกที่ไม่มีสมมาตรในใจกลางผลึกก็อาจจะใช้สมบัตินี้เมื่อเพิ่มหรือลดความร้อน ตัวอย่าง เช่น ควอรตซ์ เมื่ออบที่ 100°C แล้วปล่อยให้เย็นจะเกิดประจุสลับหน้ากัน เป็นประจุบวกที่หน้าผลึกปริซึมสามหน้า หน้าเว้นหน้า และเกิดประจุลบในหน้าผลึกปริซึมที่เหลือ

ความถ่วงจำเพาะ (Specitic gravity)
ความถ่วงจำเพาะของแร่ คือ อัตราส่วนระหว่างความหนาแน่นของแร่ต่อความหนาแน่นของน้ำที่อุณหภูมิ 4 องศาเซลเซียส
วิธีทดสอบ การหาความถ่วงจำเพาะของแร่สามารถจะทำได้หลายวิธี เช่น การเปรียบเทียบน้ำหนักของแร่กับน้ำหนักของน้ำมีปริมาตรเท่ากัน และการลอยแร่ในของเหลวที่รู้ความถ่วงจำเพาะ

วิธีที่ 1 การลอยแร่ในของเหลวที่รู้ความถ่วงจำเพาะ ทำได้โดยเอาของเหลวที่รู้ความถ่วงจำเพาะใส่ในถ้วยแก้วปากกว้าง (beaker) แล้วเอาแร่ที่ต้องการจะหาความถ่วงจำเพาะค่อย ๆ วางลงไป (แร่ที่เป็นแผ่นบาง ๆ เช่น แร่กลีบหินไม่ค่อยจะเหมาะสม เพราะอาจเกิดแรงดันจากแรงตึงผิวของของเหลว ทำให้แร่ถึงแม้จะมีความถ่วงจำเพาะมากกว่า ไม่จม) แร่ที่มีความถ่วงจำเพาะมากกว่าของเหลวนั้นจะจมลงสู่ถ้วยแก้ว แร่ที่มีความถ่วงจำเพาะใกล้เคียงจะจมตัวลงใต้ระดับผิวของของเหลว แต่ไม่จมถึงก้นถ้วยแก้ว และแร่ที่มีความถ่วงจำเพาะน้อยกว่าของเหลวจะลอยอยู่ข้างบน

ของเหลวหนักที่นิยมใช้จะต้องเป็นของเหลวที่ไม่มีปฏิกิริยาต่อแร่ เช่น methyleneiodide (CH2I2) ความถ่วงจำเพาะ 3.3 แต่ของเหลวหนักบางตัว เช่น โพแทสเซียมเมอร์คิวริคไอโอไดด์ (KHgI2; ความถ่วงจำเพาะ 3.19) หรือ ซิลเวอร์ทาลเลียมไนเตรต (AgTlNO3 :ความถ่วงจำเพาะ 4.5) แต่เป็นพิษต่อผิวหนัง ทำให้เกิดอาการปวดแสบปวดร้อน ดังนั้น ถึงแม้จะใช้ได้แต่ก็ไม่สะดวกนัก อย่างไรก็ดีได้มีผู้ผลิต Cargille Heavy Liquid Line ที่มีของเหลวหนัก มีความถ่วงจำเพาะไล่กันไปตั้งแต่ 1.48 ถึง 7.5 ที่สามารถจะใช้ได้ดีในการนี้ โดยไม่เป็นภัยแก่ผู้ใช้

วิธีที่ 2 การหาความถ่วงจำเพาะของแร่โดยการแทนที่น้ำ วิธีนี้อาศัยหลักที่ว่าน้ำหนักของแร่ที่หายไปเมื่อชั่งในน้ำจะมีค่าเท่ากับปริมาตรของแร่ ค่าความถ่วงจำเพาะจะหาได้จากสูตรที่ว่า

ความถ่วงจำเพาะ = น้ำหนักของแร่ในอากาศ/(น้ำหนักของแร่ในอากาศ – น้ำหนักของแร่ในน้ำ)

แคลไซต์เป็นแร่อยู่ในระบบเฮกซะโกนอล แต่แร่อื่น ๆ นอกนั้นอยู่ในระบบออร์โทรอมบิค นอกจากลักษณะโครงสร้างแล้ว ความถ่วงจำเพาะของแร่ก็จะขึ้นอยู่กับธาตุที่มาประกอบกันเป็นแร่นั้นๆ ถ้าแร่ประกอบด้วยอะตอมของธาตุหนัก ความถ่วงจำเพาะก็จะสูง ถ้าแร่ประกอบด้วยอะตอมของธาตุที่เบา ความถ่วงจำเพาะของแร่นั้นก็จะต่ำ

ในตารางความถ่วงจำเพาะของแร่ส่วนมากค่าที่ปรากฏจะได้มาจากการหาความถ่วงจำเพาะจากแร่บริสุทธิ์ แต่ในธรรมชาติค่าถ่วงจำเพาะ และสมบัติอื่น ๆ อาจผิดไปบ้างเล็กน้อย เนื่องจากแร่ส่วนมากมักจะมีมลทิน (impurity) ปนอยู่ไม่มากก็น้อย ซึ่งมนทินเหล่านี้อาจเป็นอะตอมของธาตุอื่นที่เข้ามาแทนที่ในโครงสร้าง หรืออาจเป็นแร่อื่นที่เกิดร่วมกันก็ได้

การหลอมละลาย (Fusibility)
คือสมบัติของแร่ที่สามารถจะทนความร้อนได้ในระดับต่าง ๆ กัน อาจจะถึงกับละลายหรือแปรสภาพเป็นพลาสติกเมื่อถูกความร้อน วิธีทดสอบ จะต้องใช้ส่วนที่ร้อนที่สุดของเปลวไฟและแร่ที่ใช้ควรจะเป็นชิ้นบางเล็กเรียว ใช้ปากคีมคีบแหย่เข้าไปในเปลวไฟส่วนที่ต้องการ ในกรณีที่แร่มีสมบัติแตกกระเด็นเมื่อถูกความร้อน ควรจะบดแร่เป็นผงแล้วใส่ในหลอดแก้วหรือผสมกับน้ำเล็กน้อย แผ่เป็นแผ่นบางบนแท่งถ่าน หรือแท่งพลาสเตอร์ แล้วจึงใช้ที่เป่าแล่นเปล่าให้เปลวไฟจ่อลงบนแร่ แร่แต่ละชนิด จะมีค่าหลอมละลายมาก หรือน้อยขึ้นอยู่กับความสามารถในการหลอมละลายของธาตุที่ประกอบเป็นแร่

ที่มา:เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมีธรณีเบื้องต้น เรื่องคุณสมบัติทางกายภาพของแร่ โดย อ.ดร.ศตวรรษ แสนทน