แร่และหิน มีลักษณะที่คล้ายกันเพราะแร่ก่อตัวจากการเปลี่ยนแปลงของหิน ลักษณะของแร่ มีข้อกำหนดนิยาม ตามหลักเกณฑ์ ต่อไปนี้

Conichalcite - Sphalerite - Azurite on Malachite

Allophane - Caledonite - Thomsonite

Define a mineral : นิยามแร่ 1. Solid ต้องมีความแข็งและปริมาตรของเหลว ส่วนก๊าซไม่อยู่ในเงื่อนไขในการเกิดแร่ เพราะลักษณะของเหลวและก๊าซ มีปริมาตรไม่แน่นอน มีการเปลียนแปลง อยู่ตลอดเวลา 2. Naturally formed ต้องเกิดขึ้นโดย ระบบของธรรมชาติ เท่านั้น พัฒนาการจากวัตถุธรรมชาติ ของโลก เช่น การระเบิดของภูเขาไฟ การตกตะกอนของ ของแข็งในของเหลว รวมถึงสภาวะอากาศ เป็นส่วนช่วยให้เกิดแร่ แร่ที่ประกอบขึ้นโดยมนุษย์ ถึงแม้จะมีโครงสร้างและสารประกอบทางเคมี เหมือนกัน เช่น หยกสังเคราะห์ เพชรสังเคราะห์ ถือว่าไม่ได้เกิด ในเงื่อนไขธรรมชาติไม่นับว่าเป็นแร่ 3. Specific chemical composition ต้องมีองค์ประกอบทางเคมีที่เกิดจาก วัตถุดิบธรรมชาติของโลก มีโครงสร้าง องค์ประกอบทางเคมี ที่แตกต่างกัน แล้วรวมตัวกัน สามารถแสดงเป็น สูตรทางเคมีได้ เช่น Salt หรือ Halite = NaCl คือ โมเลกุลของ กรดเกลือหรือเกลือหิน ในเงื่อนไข 1 sodium atom (Na) และ 1 chlorine atom (Cl) ที่รวมตัวกัน เป็นต้น 4. Characteristic crystal structure ต้องมีโครงสร้างเป็นลักษณะผลึก องค์ประกอบทางเคมีของแร่ แสดงรูปแบบ ความเป็นระเบียบ แบบแผนการเรียงตัวของอะตอม ภายในโครงสร้างเป็นผลึก เรียกว่า Crystal structure สามารถมองเห็นจากกล้องขยายแบบ Microscope 5. Inorganic processes แร่ทุกชนิดต้องเกิดจากอนินทรีย์สาร (Inorganic) ซึ่งไม่มีส่วนประกอบ ของสัตว์และพืช หากมีส่วนหากเกิดขึ้นร่วมกับ อินทรีย์สาร (Organic) เช่น กระดูกสัตว์ กระดองเต่า เปลือกหอย ไข่มุก ปะการัง อำพัน หรือ ฟอสซิล (Fossils) ไม่นับว่าเป็นแร่ ส่วนผสมของอาหาร เช่น ในนม ในเครื่องดื่มบางประเภท ไม่จัดอยู่ในนิยาม ของแร่ สำหรับ น้ำ แข็ง ที่เกิดจาก ลักษณะธรรมชาติ Snowflake (เกล็ดหิมะ) ทางธรณีวิทยาจัดอยู่ ในนิยามของแร่

Siderite with Hematite - Amazonite - Sillimanite

Identification of Minerals : รูปสมบัติของแร่ สามารถระบุชนิดของแร่ ลักษณะทางกายภาพ ตามรูปสมบัติ ด้วยการ X-Ray crystallography (วิชาว่าด้วยการผลึก) หรือวิธีวิเคราะห์แบบอื่น เช่น การสังเกตเปรียบเทียบ ในทางธรณีวิทยาแบ่งการชี้บอกรูปสมบัติของแร่ ดังนี้ Color บ่งบอกลักษณะสีได้ทางกายภาพ ความชัดเจนของสี สามารถทำให้ทราบชนิด ของแร่ง่าย แร่มักจะมีสีเป็นเอกลักษณ์เฉพาะตัว (Unique color) แร่ บางชนิดดูดกลืนสีไว้ สามารถตรวจสอบได้โดยวิธี Wavelength (คลื่นแสง) มีแร่เป็นจำนวนมากทีีก่อตัวรวมกันในก้อนเดียวกัน มีแร่หลายชนิดเกิดซ้อนกัน โดยแร่แต่ละชนิดก็แสดงรูปแบบของสี ที่มีเอกลักษณ์เฉพาะตัวเช่นเดิม Luster บ่งบอกการสะท้อนแสงจากความมันเงาเหลือบวาว เช่น เหมือนผิวขี้ผึ้ง (Waxy) เหมือนผิวแก้วหรือกระจก (Glassy -vitreous) เหมือนผิวไข่มุก (Pearly) มีเกร็ดโลหะ หรือไม่มีเกร็ดโลหะ (Metallic)

บน : Realgar (สีส้มแดง) ซ้ายล่าง : Turquoise (สีฟ้า) ขวาล่าง : Olivine (สีเขียว)

ซ้ายล่าง : Quartz (สีใสเหมือนแก้ว) บนกลาง : Siderite (สีขาวเหมือนผิวขี้ผึ้ง)    ขวาล่าง : Stephanite (มีเกร็ดโลหะ Dolomite)

Hardness บ่งบอกถึงระดับความแข็ง โดยมีระดับดังนี้ (ค่าระดับความแข็ง 1 ถึง 10) 1. Talc 2. Gypsum 3. Calcite 4. Fluorite 5. Apatite 6.Feldspar 7.Quartz 8.Topaz 9.Corundum 10. Diamond สามารถเปรียบเทียบได้สิ่งใกล้ตัว เพื่อทราบถึงความแข็ง เช่น จากเล็บ= 2+, เหรียญทองแดง= 3+, แก้ว= 5, ตะปู= 7 Transparency บ่งบอกระดับความโปร่งแสง แร่ประกอบด้วย Atoms ที่แตกต่างกันมากมาย ในความแตกต่างนั้น เป็นสาเหตุผลโดยตรงของการผ่านของแสง เช่น Transparent (โปร่งใสตลอด เห็นแผ่นชั้นบางๆซ้อนอยู่บ้าง) ได้แก่ Celestite ,Quartz (Rock crystal), Selenite นำมาใช้ด้าน Gemstones Translucent (มัวไม่ทึบแต่ไม่ใส แสงผ่านได้บ้าง) สาเหตุจากปฏิกิริยาทางเคมี ซ้อนอยู่ภายในได้แก่ Calcite, Quartz, Sphalerite, Opaque อับแสงหรือทึบไม่สามารถเห็นได้ทั้งหมด ได้แก่ Metals, Gypsum

Hardness scale minerals แสดงระดับความแข็ง

จากซ้าย : Quartz (rock crystal) ใส – Sphalerite มัวไม่ทึบแต่ไม่ใส – Gypsum ทึบ

Crystal Form บ่งบอกลักษณะรูปทรงผลึก โดยละเอียดแล้วมีรูปแบบ ถึง 48 แบบที่เกิดจาก แร่ในธรรมชาติ สามารถแบ่งเป็นกลุ่มใหญ่ได้ 7 กลุ่มคือ Cube - สี่เหลี่ยมลูกบาศก์ Octahedron - รูปทรง 8 หน้า Rhombic Dodecahedron - รูปทรงเปียกปูน 12 หน้า Trapezohedral Trisoctahedron - รูปสี่เหลี่ยมคางหมู มีด้านขนานกัน 2 ด้าน Trigonal Trisoctahedron - รูปสามเหลี่ยมมุมสามแฉก Tetrahexahedron - รูปทรงแปดด้าน แบบหกมุม Hexoctahedron - รูปทรงสามเหลี่ยมด้านเท่า 48 หน้า หมายเหตุ : การระบุรูปทรงผลึก ในที่นี้ใช้หลักเกณฑ์ ของ Natural and Applied Sciences , University of Wisconsin, Green Bay

การระบุรูปทรงผลึกหลักเกณฑ์ของ University of Wisconsin

แสดงลักษณะโครงสร้างแบบ Cube

โครงสร้างของเพชร