Bao thể lỏng là hốc nhỏ trong đá chứa chất lỏng bị kẹt từ lúc viên đá mọc. Nếu trong hốc có thêm một bọt khí, ta gọi là bao thể hai pha; nếu có thêm cả một tinh thể rắn nhỏ, thường là tinh thể muối, ta gọi là bao thể ba pha. Chúng là mẫu dung dịch tạo khoáng nguyên bản, và với người giám định là bằng chứng rất mạnh về nguồn gốc tự nhiên.
Bao thể ba pha có hình răng cưa trong emerald là một trong những hình ảnh nổi tiếng nhất của ngọc học. Bài giải thích bao thể lỏng hình thành thế nào, vì sao có bọt khí, tinh thể muối từ đâu ra, trông chúng dưới kính hiển vi thế nào, chúng bị thay đổi ra sao khi đá bị nung, và những trường hợp dễ nhầm.
Một giọt dung dịch bị kẹt lại như thế nào
Phần lớn đá quý mọc từ dung dịch: nước nóng chứa muối, khí và các nguyên tố hoà tan, thấm qua khe đá trong lòng đất ở nhiệt độ và áp suất cao. Mặt tinh thể đang lớn lên không phải lúc nào cũng phẳng hoàn hảo; có những chỗ lõm, chỗ mọc chậm hơn. Khi lớp tinh thể mới phủ qua một chỗ lõm, một ít dung dịch bị nhốt lại trong hốc. Đó là bao thể lỏng cùng thời với viên đá.
Một cách khác là qua khe nứt đã liền: dung dịch thấm vào khe nứt rồi bị nhốt lại thành những giọt nhỏ khi khe khép lại. Những giọt này là bao thể sau, kể về dung dịch thấm vào sau khi đá đã mọc. Vân tay trong đá chính là tập hợp của rất nhiều bao thể lỏng nhỏ như vậy.
Hốc chứa dung dịch có thể có hình dạng bất kỳ: tròn, dẹt, kéo dài thành ống, răng cưa, hoặc mang hình tinh thể của đá chủ. Hình dạng phụ thuộc vào cách bề mặt tinh thể mọc quanh hốc, và qua thời gian, hốc có xu hướng biến đổi dần về hình dạng tinh thể của đá chủ. Khi đó ta có tinh thể âm chứa chất lỏng.
Vì sao có bọt khí và tinh thể muối
Bọt khí: do co lại khi nguội. Lúc bị nhốt, dung dịch ở nhiệt độ cao lấp đầy hốc. Khi đá nguội dần, chất lỏng co lại nhiều hơn thành hốc; phần thể tích trống được lấp bởi hơi hoặc khí tách ra từ chất lỏng. Kết quả là một bọt khí tròn nằm trong giọt lỏng. Tỉ lệ giữa bọt và giọt phụ thuộc vào nhiệt độ và thành phần lúc bị nhốt.
Tinh thể muối: do dung dịch quá bão hoà khi nguội. Dung dịch nóng hoà tan được nhiều muối hơn dung dịch nguội. Khi nguội, phần muối dư kết tinh lại thành tinh thể nhỏ nằm trong giọt. Tinh thể muối ăn hay có hình khối lập phương nhỏ, dễ nhận dưới kính hiển vi.
Khí hoá lỏng. Một số bao thể chứa khí như cacbon điôxít ở trạng thái lỏng do áp suất cao bên trong hốc. Theo nhiều tài liệu, với loại này, chỉ cần làm ấm đá nhẹ, ví dụ cầm trong tay một lúc, bọt có thể thu nhỏ hoặc biến mất rồi xuất hiện lại khi đá nguội, vì cacbon điôxít có nhiệt độ tới hạn quanh nhiệt độ phòng ấm.
Nhiều pha hơn. Một số hốc chứa hai chất lỏng không hoà lẫn, cộng bọt khí, cộng vài tinh thể nhỏ. Người giám định mô tả theo số pha nhìn thấy, không phải lúc nào cũng gọi tên được từng pha.
Bao thể lỏng ở vài loài đá quen thuộc
Bảng gom các mô tả thường gặp trong tài liệu ngọc học. Đây là xu hướng, không phải quy tắc tuyệt đối cho từng viên.
| Loài đá | Kiểu bao thể lỏng hay được mô tả | Ghi chú |
|---|---|---|
| Emerald | Hốc ba pha có rìa răng cưa, chứa chất lỏng, bọt khí và tinh thể muối | Kiểu kinh điển ở emerald hình thành trong mạch nhiệt dịch |
| Aquamarine, beryl | Ống dài song song chứa chất lỏng và khí, giọt hai pha | Ống song song theo trục tinh thể |
| Topaz | Hốc lớn hai pha, đôi khi hai chất lỏng không hoà lẫn | Bao thể có thể nhìn rõ dưới kính lúp |
| Thạch anh | Giọt hai pha, có khi hốc lớn với bọt di chuyển được | Thạch anh có nước nhìn thấy bằng mắt thường |
| Sapphire | Giọt hai pha trong vân tay, bao thể khí hoá lỏng | Một số bao thể thay đổi khi làm ấm nhẹ |
| Tourmaline | Khe dẹt chứa chất lỏng, ống mảnh dạng sợi | Hay gặp ở tourmaline đỏ hồng |
Thạch anh có hốc nước lớn với bọt khí di chuyển khi nghiêng đá là thứ người sưu tầm rất thích, vì người xem thấy tận mắt một giọt nước bị nhốt từ hàng triệu năm trước. Tuổi cụ thể của một mẫu thì không đoán được bằng mắt.
Bao thể ba pha của emerald
Ở emerald từ một số vùng mỏ hình thành trong mạch nhiệt dịch, các hốc chứa dung dịch thường có rìa răng cưa, dáng dài, bên trong có chất lỏng, một bọt khí và một hoặc vài tinh thể muối lập phương nhỏ. Hình ảnh này phổ biến đến mức được in trong hầu hết giáo trình ngọc học như ví dụ điển hình. Dung dịch tạo nên emerald ở môi trường này rất mặn, và tinh thể muối là dấu vết trực tiếp của điều đó.
Với người giám định, bao thể ba pha là một trong những dấu hiệu rõ nhất của emerald tự nhiên. Emerald tổng hợp thuỷ nhiệt mọc trong dung dịch nước nhưng thường có bao thể khác: đường sinh trưởng dạng răng cưa hay chữ V, mảnh tinh thể mầm, bao thể hình đinh có đầu là mảnh kim loại hoặc tinh thể nhỏ. Emerald flux có màn flux. Những kiểu này khác hẳn hốc ba pha răng cưa với muối lập phương.
Tuy vậy, bao thể ba pha không phải đặc quyền của một vùng mỏ duy nhất, và không phải viên emerald tự nhiên nào cũng có. Người giám định coi nó là bằng chứng nguồn gốc tự nhiên mạnh, còn bằng chứng vùng mỏ thì cần thêm dữ liệu khác.
Khi đá bị nung: bao thể lỏng vỡ tung
Chất lỏng trong hốc nở ra mạnh khi bị nung, áp suất trong hốc tăng nhanh. Nếu nhiệt độ đủ cao, áp suất vượt sức chịu của đá chung quanh, hốc vỡ ra, chất lỏng bắn vào những khe nứt nhỏ toả ra từ hốc. Khi nguội, quanh hốc cũ còn lại một vùng vết nứt hình đĩa hoặc hình hoa văn, đôi khi với các giọt nhỏ li ti mới xếp thành vòng. Hiện tượng này được gọi là bao thể bị nổ.
Vì vậy bao thể lỏng nguyên vẹn, với bọt khí rõ ràng, là bằng chứng ủng hộ đá chưa bị nung ở nhiệt độ cao. Ngược lại, những hốc vỡ có vết nứt toả ra là dấu hiệu nghiêng về đá đã nung. Với sapphire và ruby, đây là một trong những bằng chứng được dùng bên cạnh lụa và tinh thể bị nhốt.
Nhưng cũng như mọi dấu hiệu khác, cần thận trọng. Hốc lớn gần bề mặt có thể vỡ tự nhiên khi đá được đưa lên từ sâu, áp suất bên ngoài giảm. Đá có thể đã chịu nhiệt khi thợ kim hoàn hàn sửa trang sức mà không ai cố ý xử lý. Người giám định đọc vết nứt quanh hốc cùng với các bao thể khác chứ không đọc riêng một mình.
Những thứ dễ bị nhầm với bao thể lỏng
Không phải hốc tròn có bọt nào cũng là bao thể lỏng tự nhiên. Danh sách dưới gom những trường hợp hay gây nhầm lẫn.
- Bọt khí trong thuỷ tinh: tròn, đứng riêng, không có chất lỏng bao quanh, không có hình dạng hốc; thường có nhiều bọt kích thước khác nhau.
- Bọt khí trong đá tổng hợp nung chảy: tròn hoặc kéo dài như nòng nọc, đi kèm vân cong; không có chất lỏng.
- Tinh thể âm rỗng: hốc hình tinh thể chứa khí chứ không chứa lỏng, nhìn sáng hơn và không có bọt riêng.
- Bọt khí trong chất lấp khe: ở đá lấp thuỷ tinh hay nhựa, bọt khí nằm dẹt trong mặt phẳng khe, đi kèm chớp màu hoặc ánh khác thường.
- Bọt khí bám bề mặt khi ngâm đá: nằm ngoài viên đá, sẽ trôi đi khi lắc nhẹ.
- Bao thể rắn tròn trong suốt: tinh thể nhỏ có thể trông như giọt; soi phân cực và đổi độ nét giúp phân biệt.
Cách kiểm đơn giản nhất của người giám định là đổi độ nét và quan sát xem trong hốc có ranh giới giữa hai chất có chiết suất khác nhau hay không. Chất lỏng và khí trong cùng một hốc tạo ra một bọt có viền tối rõ, nằm trong một vùng có ranh giới mờ hơn.
Bao thể lỏng nói gì với nhà nghiên cứu
Với nhà địa chất, bao thể lỏng là mẫu dung dịch tạo khoáng duy nhất còn sót lại. Bằng cách đun nóng mẫu từ từ trên một bàn nhiệt dưới kính hiển vi và theo dõi xem bọt khí biến mất ở nhiệt độ nào, người nghiên cứu ước lượng được nhiệt độ tối thiểu lúc dung dịch bị nhốt. Bằng cách làm lạnh mẫu và xem chất lỏng đông đặc ở nhiệt độ nào, họ ước được độ mặn.
Những dữ liệu này giúp hiểu đá quý hình thành trong điều kiện nào, ở độ sâu nào, từ dung dịch gì. Chúng cũng là một phần cơ sở để so sánh các vùng mỏ với nhau. Đây là công việc của phòng nghiên cứu, cần thiết bị chuyên dụng, mất nhiều thời gian, và không phải là bước thường ngày khi giám định một viên đá trang sức.
Với người mê đá, chỉ cần biết rằng giọt lỏng nhỏ xíu trong viên đá của mình là một mẫu dung dịch thật từ lúc viên đá mọc, chưa từng thoát ra ngoài. Đó là một lý do để nhìn bao thể bằng con mắt tò mò thay vì chỉ coi là vết bẩn.
Câu hỏi thường gặp
Bọt khí trong đá có phải dấu hiệu đá giả không?
Không nhất thiết. Bọt khí tròn đứng riêng thường gặp ở thuỷ tinh và đá tổng hợp nung chảy. Nhưng bọt khí nằm trong một giọt lỏng, tức bao thể hai pha, là dấu hiệu của đá tự nhiên. Người giám định phân biệt bằng việc có chất lỏng bao quanh bọt hay không.
Bao thể ba pha có ở loài đá nào ngoài emerald?
Có, bao thể nhiều pha gặp ở nhiều đá tự nhiên như thạch anh, topaz, beryl khác, sapphire. Emerald từ một số vùng mỏ nổi tiếng vì kiểu hốc răng cưa với tinh thể muối lập phương rất điển hình, nên hay được dùng làm ví dụ.
Thạch anh có nước là gì?
Là thạch anh có hốc chứa chất lỏng đủ lớn để nhìn bằng mắt thường, thường kèm một bọt khí di chuyển khi nghiêng đá. Đây là bao thể lỏng hai pha cỡ lớn, được người sưu tầm ưa chuộng. Nên tránh để đá nơi quá nóng hoặc quá lạnh vì chất lỏng có thể làm nứt hốc.
Nung đá có làm mất bao thể lỏng không?
Nung ở nhiệt độ cao thường làm bao thể lỏng vỡ, để lại vết nứt hình đĩa quanh hốc cũ. Vì vậy bao thể lỏng nguyên vẹn là bằng chứng ủng hộ đá chưa bị nung mạnh, còn hốc vỡ là dấu hiệu nghiêng về đá đã nung, cần đối chiếu với bao thể khác.
Tại sao bọt trong một số viên đá biến mất khi cầm lâu?
Theo nhiều tài liệu, những bao thể chứa cacbon điôxít hoá lỏng có thể đổi trạng thái khi được làm ấm nhẹ, vì nhiệt độ tới hạn của chất này nằm quanh nhiệt độ phòng ấm. Bọt thu nhỏ hoặc biến mất rồi hiện lại khi đá nguội. Hiện tượng này không làm hại đá.
Bao thể lỏng có làm đá dễ vỡ không?
Bao thể nhỏ thường không đáng kể. Hốc lớn, nhất là gần bề mặt, có thể là điểm yếu khi đá bị nóng đột ngột hoặc va đập, vì chất lỏng nở ra tạo áp suất. Đá có bao thể lỏng lớn nên tránh hơ lửa khi sửa trang sức và tránh để nơi nhiệt độ thay đổi đột ngột.