Thạch anh - Sự thật về những viên đá thần kỳ

Chủ nhật - 27/03/2016 10:45

Kỳ 1: Thạch Anh là gì ?

Là một loại đá, có nhiều màu sắc khác nhau, có thể dùng làm đồ trang sức hoặc vật trang trí. Thạch anh là tên gọi theo phiên âm Hán-Việt có nguồn gốc là "石英". Trong tiếng Anh nó được gọi là Quartz. Theo một trong những giả thiết, từ Quartz xuất phát từ từ Queretz gần với từ querkluftertz trong tiếng Sachsen - Đức, nghĩa là "vân ngang", vì khi quan sát trên bề mặt của tinh thể thạch anh người ta thấy có nhiều sọc nằm trong mặt phẳng ngang vuông góc với phương dài nhất của tinh thể này.

Thành phần hoá học và cấu trúc tinh thể:

Thạch anh (silic điôxít, Si O₂) là một trong số những khoáng vật phổ biến trên trái đất. Thạch anh được cấu tạo bởi một mạng liên tục các tứ diện silic–oxy SiO₄, trong đó mỗi ôxy chia sẻ giữa hai tứ diện nên nó có công thức chung là SiO₂.
Thạch anh có tỷ trọng riêng 2,65 (thay đổi nếu lẫn tạp chất), có chiết suất nω = 1.543–1.545 nε = 1.552–1.554, có khúc xạ kép +0,009 (khoảng B-G), có Độ cứng Mohs 7 (nhỏ hơn nếu lẫn tạp chất), Nhiệt độ nóng chảy 1650 ± 75 °C, tính chất: áp điện.
Trong thành phần của thạch anh ngoài thành phần chính còn có thể chứa một số chất hơi, chất lỏng: CO₂, H₂O, NaCl, CaCO₃... Các khoáng vật của nhóm thạch anh có công thức rất đơn giản SiO₂, là một loạt biến thể đa hình gồm 3 biến thể độc lập: thạch anh, tridimit và cristobalit và tuỳ thuộc vào nhiệt độ, chúng sẽ tồn tại ở các dạng nhất định.

Biến thể nhiệt độ cao của thạch anh kết tinh trong hệ lục phương, biến thể thạch anh vững bền ở nhiệt độ dưới 573 °C kết tinh trong hệ tam phương. Dạng tinh thể thường hay gặp là dạng lưỡng tháp lục phương với các mặt lăng trụ rất ngắn hoặc không có. Thạch anh chỉ thành những tinh thể đẹp trong các hỗng hoặc các môi trường hở, có trường hợp gặp các tinh thể nặng tới 1 vài tấn có khi tới 40 tấn. Ngoài hai biến thể trên, kết tinh thạch anh còn có loại ẩn tinh có kiến trúc tóc gọi là Canxedon.

Trong thạch anh thường gặp các bao thể thể khí lỏng tạo thành bao thể hai pha. Các bao thể rắn thường gặp nhất là các bao thể kim que của rutin tạo thành những đám bao thể dạng búi tóc hay “tóc thần vệ nữ” cùng với các bao thể tuamalin, actinolit dạng sợi, clorit màu lục, gơtit, hematit màu nâu đỏ và màu cam và một số các bao thể khác nữa.

Các tinh thể thạch anh thường trong suốt và có màu sắc rất đa dạng (biến thể): tím, hồng, đen, vàng... được sử dụng làm đồ trang sức từ rất xa xưa, theo màu sắc thạch anh mang các tên khác nhau. Chúng ta có thể liệt kê một số loại và đặc tính của các biến thể thạch anh như sau:

1. Dạng Pha lê: Không màu, trong suốt, là loại thạch anh phổ biến và phân bố rộng rãi nhất đã được biết đến từ thời tiền sử, tên Hy Lạp là “Crystal”, thường chứa các bao thể khí và có độ cứng thấp hơn các loại khác.

2. Amethyst: (Thạch anh tím). Các loại thạch anh có màu tím tới tím phớt hồng trong tiếng Anh được gọi là amethyist, từ amethyist xuất phát từ chữ Hy Lạp “amethystos” có nghĩa là không say bởi vì ngày xưa người ta cho rằng khi đã đeo ametit thì không bao giờ bị say. Amethyist đã từng một thời rất được ưa chuộng và vì vậy nó có giá trị cao hơn trong các loại thạch anh khác (đây chỉ là do những yếu tố tâm lý, truyền miệng mà thôi, không có cơ sở thực tế). Giai đoạn được đẩy lên giá ảo, thạch anh tím thường được làm giả từ thủy tinh màu.

3. Citrin: (Thạch anh vàng). Các biến thể màu vàng của thạch anh được gọi là Citrin, có một thời người ta gọi nó là thạch anh Topaz vì màu của nó giống với màu của Topaz vàng (một loại đá quý). Màu của Citrin thay đổi từ vàng tinh khiết tới vàng tôi hay vàng mật ong hoặc vàng nâu nhạt, màu sắc của Citrin thường đồng đều.

4. Rose quartz: (Thạch anh hồng). Do sự có mặt của các bao thể nhỏ li ti thạch anh hồng thường có xu thế bán trong hơn là trong suốt. Thạch anh hồng thường có giá trị thấp, chủ yếu để làm vật trang trí hơn là trang sức.

Ngoài ra còn có các loại khác như: Aventurin quartz (Thạch anh màu lục); Dumortierit quartz (Thạch anh màu lam đậm hoặc lam tím); Milky quartz (màu trắng tới màu xám); Smoky quartz (màu ám khói); Siderit hoặc sapphire quartz (rất ít gặp, chúng thường có màu lam pha chàm).
Thạch anh màu trắng sữa và màu xám cũng rất phổ biến nhưng chúng không mấy giá trị...

(Thạch anh tím được chế tác làm mặt nhẫn trang trí)

Các hiệu ứng quang học đặc biệt của thạch anh:

- Hiệu ứng mắt hổ (Tiger’s eye): Là một hiệu ứng đặc biệt thường thấy ở các biến thể của thạch anh và đặc trưng cho các biến thể có màu từ vàng nâu nhạt tới nâu và đỏ nhạt, lam nhạt hoặc thậm chí màu đỏ và ở các loại bán trong. Nguyên nhân của hiện tượng này là do sự sắp xếp có định hướng của các bao thể dạng sợi bên trong viên đá. Khi viên đá được mài cabochon sự phản xạ của ánh sáng trên bề mặt sẽ cho ta hiệu ứng “mắt hổ” rất đẹp.

- Hiệu ứng mắt mèo “Cat’s eye”: Cũng giống như hiệu ứng mắt hổ nhưng chúng thể hiện đẹp hơn và rõ nét hơn và thường gặp trong các biến thể bán trong và có màu trắng tới màu xám, nâu, vàng, lục nhạt, đen hoặc màu lục oliu tối.

- Hiệu ứng sao: Thạch anh hồng và một số biến thể màu xám hoặc màu sữa thường có hiện tượng sao 6 cánh giống như hiệu ứng sao trong Ruby và Saphia.
(Nghĩa là khi chiếu vào thạch anh một tia sáng đơn sắc thì sẽ có các hiệu ứng như trên, có thể dùng cách này để phân định chất lượng hoặc thật giả. Thạch anh hồng thường phát quang màu tím lam nhạt khi để trong đêm tối, các biến thể của thạch anh trơ dưới tia cực tím).

Xử lý nhiệt:
Dưới tác dụng của nhiệt độ cao Ametit (thạch anh tím), Citrin (thạch anh vàng), thạch anh ám khói và thạch anh hồng đều có khuynh hướng chuyển sang không màu. Bằng phương pháp xử lý nhiệt có thể chuyển các loại thạch anh có chất lượng thấp màu tím và ám khói sang loại có màu vàng nhạt hoặc cam đỏ nhạt với chất lượng cao hơn và được thị trường ưa chuộng hơn.
Ametit khi xử lý nhiệt ở nhiệt độ 878 - 1.382 độ C sẽ cho màu vàng sáng, nâu đỏ hoặc màu lục hoặc không màu. Một số loại ametit bị mất màu ở ánh sáng bình thường và màu sẽ khôi phục khi chiếu xạ tia X. Thạch anh ám khói khi nung ở nhiệt độ 572 - 752 độ C màu sẽ bị nhạt đi. Thạch anh vàng Citrin tự nhiên khá hiếm trên thương trường và lượng chủ yếu Citrin là do Ametit hoặc thạch anh ám khói bị xử lý nhiệt. Thạch anh tím Ametit chuyển sang vàng nhạt ở nhiệt độ 470 độ C và màu vàng tối tới màu nâu nhạt ở nhiệt độ 550 - 560 độ C. Thạch anh ám khói chuyển sang màu vàng sớm hơn ở nhiệt độ khoảng 300 - 400 độ C. Đa số Citrine tự nhiên có màu vàng rất nhạt và khi bị xử lý sẽ không còn tính đa sắc, trong khi đó Citrine tự nhiên có tính đa sắc yếu.

Chiếu xạ: Bằng phương pháp chiếu xạ có thể chuyển loại thạch anh không màu sang có màu.

Tổng hợp: Thạch anh cũng được tổng hợp trong công nghiệp với các tinh thể lớn dùng trong công nghiệp.

Các đá giống thạch anh và phương pháp nhận biết:

Với giá trị chiết suất dao động trong khoảng 1,54 - 1,55 và tỷ trọng 2,65 - 2,66 thạch anh rất dễ phân biệt với các loại đá quý khác. Để phân biệt với Canxedon người ta dùng dung dịch tỷ trọng 2,62 khi đó Canxedon sẽ nổi còn thạch anh chìm; phân biệt với Topaz và saphia bởi giá trị chiết suất; phân biệt với thuỷ tinh bởi đặc tính quang học; Thạch anh màu lục (aventurin) thường nhầm với nefrit hoặc jadeit nhưng chúng có tỷ trọng và giá trị chiết suất thấp hơn.
Trong chiến tranh thế giới thứ 2 khi hồng ngọc và đá quý xa-phia tổng hợp mới xuất hiện trên thị trường và đang còn khan hiếm người ta thường dùng thạch anh để làm giả chúng, khi đó thạch anh thường được xử lý để cho màu lam đậm và giả hình dạng của đá quý xa-phia, đối với loại này bằng việc xác định chiết suất và giám định dưới kính ta sẽ phân biệt được chúng.
Thạch anh tím (Ametit) rất dễ nhầm với các hợp chất beryn, fluorit, thuỷ tinh corindon tổng hợp, kunzit, spinen, và tuamalin, và dạng tổng hợp không phục vụ cho ngành trang sức, nghĩa là tất cả các hợp chất này đều có thể làm giả được thạch anh tím. Thạch anh ám khói rất dễ nhầm với anduluzit, sanidin, tuamalin. Thạch anh vàng (Citrin) rất dễ nhầm với beryn màu vàng, orthocla, topaz vàng và tuamalin vàng.

(Tinh thể thạch anh được sản xuất bằng phương pháp tổng hợp thủy nhiệt nhân tạo, nặng 126,8 gram, dài 19,1 cm và rộng 2,2 cm.)

Nguồn gốc và phân bố:

Thạch anh là khoáng vật rất phổ biến trong tự nhiên và là thành phần của rất nhiều loại đá và khoáng sản quặng. Thạch anh thường gặp ở dạng thành phần chính của nhiều loại đá magma axit xâm nhập và phun trào ở dạng hạnh nhân như mã não và onix, một số đá trầm tích cơ học như cát kết thạch anh, quartzit..vv... Trong các quá trình biến chất của các loại đá trên, thạch anh được hình thành do sự khử nước của các đá trầm tích chứa opal. Trong các quá trình ngoại sinh, thạch anh và conxedon cũng được tạo thành do sự khử nước và tái kết tinh của keo silic. Ngoài ra còn gặp các tinh thể lớn của thạch anh trong các hỗng pegmatit cộng sinh với các khoáng chất fenspat, muscovit, topaz, beryl, tuamalin và một số khoáng vật khác, và là khoáng vật phổ biến trong các khoáng sản.

Các tinh thể thạch anh xuất hiện trong tự nhiên có độ tinh khiết cao (Có tính chất áp điện) thường dùng trong công nghiệp bán dẫn thì cực kỳ đắt và hiếm. Các mỏ thạch anh có độ tinh khiết cao như mỏ đá quý Spruce Pine ở Spruce Pine, Bắc Carolina, Mỹ. Bên cạnh đó, loại Citrin được khai thác chủ yếu ở Braxin (Minas Gerais), Mỹ (Colorado), Nga (Ural), Pháp và Scotlen. Còn ametit được khai thác chủ yếu ở Braxin, Urugoay... đặc biệt kết tinh trong các tinh hốc với kích thước rất lớn.
Ở Việt Nam thạch anh tinh thể gặp rất nhiều ở nam Thanh Hoá, Pia oắc, miền sông Đà ở Vạn Yên có những tinh thể lặng trụ rất dài, thạch anh tím được khai thác nhiều ở Kontum, thạch anh tinh thể pha lê gặp nhiều ở Bảo Lộc, Gia Nghĩa...

(Thạch anh vàng Citrin)

Ứng dụng:
Một đặc tính quan trọng của tinh thể thạch anh tinh khiết là tính chất áp điện. Nếu tác động bằng các dạng cơ học đến chúng (âm thanh, sóng nước...) vào tinh thể thạch anh thì chúng sẽ tạo ra một điện áp dao động có tần số tương đương với mức độ tác động vào chúng, và lặp đi lặp lại không ngừng. do đó chúng được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực, chẳng hạn kiểm soát những sự rung động trong các động cơ xe hơi, đếm nhịp xung trong công nghệ bán dẫn hay được ứng dụng nhiều trong các ngành công nghệ như: làm vật cộng hưởng, vật liệu áp điện, hiệu ứng phát quang âm cực.
(Kỳ 2) Đá Thạch anh liệu có chữa được bệnh? Đem lại may mắn?

Lão tiensinh
Cảm ơn vì bạn đã đọc.

Ý kiến bạn đọc

Những tin mới hơn

Những tin cũ hơn