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, SiO2) 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...
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...
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.
Bài liên
quan:
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét