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

      http://www.geothai.net/physical-properties-of-minerals/