Đá ngọc vô định hình là những chất rắn tự nhiên mà nguyên tử không xếp thành mạng tinh thể lặp lại có trật tự; vì vậy chúng không phải khoáng vật theo nghĩa chặt, mà được gọi là á khoáng. Trong đá quý, nhóm này có opal (silic ngậm nước), các loại thuỷ tinh tự nhiên như obsidian và moldavite, và một số vật liệu hữu cơ như hổ phách.
Không có mạng tinh thể kéo theo một loạt tính chất chung: chỉ một chiết suất, không đa sắc, không cát khai, vết vỡ cong như vỏ sò, và thường nhạy với nhiệt hơn đá kết tinh. Bài giải thích từng điểm và cách người giám định dựa vào đó.
Vô định hình nghĩa là gì
Trong tinh thể, mỗi nguyên tử có vị trí xác định trong một khuôn lặp lại khắp viên đá. Trong chất vô định hình, các nguyên tử vẫn liên kết với hàng xóm gần theo quy luật hoá học, nhưng ở khoảng cách xa thì không còn trật tự lặp lại. Thuỷ tinh cửa sổ là chất vô định hình quen thuộc nhất; về cấu trúc, nó giống một chất lỏng bị "đông cứng" giữa chừng.
Chất vô định hình tự nhiên thường hình thành khi vật liệu nguội quá nhanh để kịp kết tinh, như dung nham gặp không khí hay nước, hoặc khi chúng lắng đọng từ dung dịch dưới dạng các hạt keo. Opal hình thành theo kiểu thứ hai: silic hoà tan trong nước ngầm lắng dần thành những hạt cầu nhỏ trong khe nứt của đá.
Vì không có mạng, chất vô định hình không có hướng ưu tiên. Ánh sáng đi theo hướng nào cũng gặp cùng một "môi trường trung bình", nên vật liệu đơn chiết như tinh thể hệ lập phương.
Opal: vô định hình nhưng có trật tự riêng
Opal là silic điôxit ngậm nước. Theo nhiều tài liệu, phần lớn opal quý cho lửa màu thuộc dạng opal vô định hình, trong đó những hạt cầu silic cỡ vài trăm nanomet xếp khít thành lưới đều đặn. Chính lưới hạt cầu này, chứ không phải mạng nguyên tử, nhiễu xạ ánh sáng và tạo ra những mảng màu thay đổi theo góc nhìn. Khi các hạt cầu to nhỏ lộn xộn, opal không có lửa màu và được gọi là opal thường.
Một số opal thường lại chứa những vùng vi tinh thể cristobalite và tridymite, hai dạng khác của silic; giới khoa học tách chúng thành một kiểu riêng. Điều này cho thấy ranh giới "vô định hình" không phải lúc nào cũng tuyệt đối, và phòng lab dùng phổ để phân biệt.
Lượng nước trong opal thường vào khoảng vài phần trăm đến hơn mười phần trăm, tuỳ loại và vùng mỏ. Nước này giải thích tính nết dễ thương tổn của opal: mất nước nhanh do nhiệt hay môi trường quá khô có thể làm opal nứt chân chim, gọi là rạn. Opal từ một số vùng mỏ nổi tiếng là ổn định, một số vùng khác dễ rạn hơn.
Các đá ngọc vô định hình thường gặp
Bảng dưới liệt kê những vật liệu vô định hình mà người mê đá hay gặp, kèm nguồn gốc và điểm cần biết. Độ cứng là khoảng phổ biến trong tài liệu.
| Vật liệu | Nguồn gốc | Độ cứng (Mohs) | Điểm cần biết |
|---|---|---|---|
| Opal quý | Silic lắng đọng từ nước ngầm thành lưới hạt cầu | Khoảng 5,5 – 6,5 | Có lửa màu; chứa nước; ngại nhiệt và va đập |
| Obsidian | Dung nham giàu silic nguội nhanh | Khoảng 5 – 5,5 | Vết vỡ vỏ sò sắc; có thể có ánh vàng, ánh bạc do bao thể |
| Moldavite | Tektit, thuỷ tinh hình thành do va chạm thiên thạch | Khoảng 5,5 | Màu lục; bề mặt nhăn tự nhiên; có bọt khí dài |
| Thuỷ tinh sa mạc Libya | Thuỷ tinh tự nhiên giàu silic ở vùng sa mạc phía tây Ai Cập, gần biên giới Libya | Khoảng 6 | Vàng nhạt; nguồn gốc còn được nghiên cứu |
| Fulgurite | Cát nóng chảy do sét đánh | Không ổn định | Ống rỗng giòn; mẫu sưu tầm, không đeo |
| Hổ phách | Nhựa cây hoá thạch, hữu cơ | Khoảng 2 – 2,5 | Rất nhẹ; mềm; ngại dung môi và nhiệt |
Hổ phách được đưa vào bảng vì nó cũng vô định hình, nhưng về phân loại, nó thuộc nhóm đá quý hữu cơ. Tính chất và cách nhận hổ phách có ở các trang chuyên về chất liệu hữu cơ trong cùng hệ thống.
Tính chất chung của nhóm vô định hình
Đơn chiết. Chỉ có một chiết suất, không có hai tia ánh sáng tách nhau như đá lưỡng chiết. Khi đo trên khúc xạ kế chỉ thấy một vạch.
Không đa sắc. Màu không đổi theo hướng nhìn, vì không có trục tinh thể. Đây là điểm giúp tách thuỷ tinh lục khỏi tourmaline hay peridot, vốn có đa sắc.
Không cát khai, vỡ vỏ sò. Khi vỡ, mặt vỡ cong lõm như mặt trong vỏ sò, có những gợn đồng tâm. Mép vỡ obsidian có thể rất sắc; thời tiền sử người ta dùng nó làm lưỡi cắt.
Có thể có lưỡng chiết dị thường. Ứng suất bị "đóng băng" khi vật liệu nguội nhanh có thể làm chất vô định hình phản ứng yếu dưới kính phân cực, tạo những vệt tối uốn lượn. Đây là phản ứng khác với lưỡng chiết thật của tinh thể.
Thường nhạy nhiệt. Opal ngại mất nước, hổ phách ngại nóng chảy và dung môi, thuỷ tinh tự nhiên có thể nứt khi đổi nhiệt đột ngột. Không nên để các vật liệu này gần đèn sấy, bếp, hay trong xe để ngoài nắng.
Thuỷ tinh tự nhiên và thuỷ tinh nhân tạo: nhìn vào đâu
Vì cùng là thuỷ tinh, thuỷ tinh tự nhiên và thuỷ tinh nhân tạo cho những số đo gần nhau, và thuỷ tinh nhân tạo là vật liệu giả phổ biến nhất của nhóm này. Người giám định không dựa vào một con số mà nhìn vào bao thể và bề mặt.
Obsidian thường có những tinh thể vi mô hoặc bọt khí kéo dài theo hướng dòng chảy của dung nham, đôi khi có bao thể tạo ánh vàng hoặc ánh bạc. Moldavite theo các tài liệu phổ biến có bọt khí dài, những dải xoáy và những sợi thuỷ tinh silic gần như tinh khiết gọi là lechatelierite, thứ khó bắt chước trong thuỷ tinh nhà máy. Bề mặt moldavite tự nhiên nhăn và có rãnh do quá trình hình thành và phong hoá.
Thuỷ tinh nhân tạo thường có bọt khí tròn, những vệt xoáy do khuấy trộn, và với hàng đúc khuôn thì có cạnh tròn và vết lõm trên mặt. Màu thường đều hơn và "tươi" hơn đá tự nhiên. Những dấu hiệu này cần kính lúp và kinh nghiệm; với món đắt tiền, phiếu giám định vẫn là cách chắc chắn.
Tektit và câu chuyện va chạm
Tektit là tên chung cho những mảnh thuỷ tinh tự nhiên được cho là hình thành khi thiên thạch lớn va vào Trái Đất, làm đá bề mặt nóng chảy, văng lên rồi nguội nhanh khi rơi xuống. Các mảnh tektit thường rải trên những vùng rộng gọi là trường rải. Moldavite ở Trung Âu là tektit nổi tiếng nhất trong giới đá ngọc; theo tài liệu phổ biến, nó liên quan tới một vụ va chạm cách nay khoảng mười lăm triệu năm ở vùng nay là miền nam nước Đức.
Đông Nam Á, trong đó có Việt Nam, nằm trong một trường rải tektit lớn trải rộng qua nhiều nước; những mảnh tektit đen ở đây thường được gọi chung là indochinite trong tài liệu. Chúng ít khi được mài làm trang sức vì màu đen đục, nhưng là mẫu sưu tầm thú vị về địa chất. Nếu tình cờ nhặt được trên đất của gia đình, nên nhớ việc khai thác khoáng sản ở Việt Nam do nhà nước quản lý; mẫu nhặt ngẫu nhiên khác hẳn với việc đào tìm.
Câu chuyện tektit nhắc rằng ranh giới giữa đá quý học và khoa học hành tinh đôi khi rất gần: một viên đá xanh trên mặt dây có thể là dấu vết của một sự kiện địa chất cách nay hàng triệu năm.
Vô định hình không phải mãi mãi: chuyện kết tinh lại
Trạng thái vô định hình về mặt năng lượng kém bền hơn trạng thái tinh thể. Trong thời gian địa chất dài, thuỷ tinh tự nhiên có xu hướng kết tinh lại từng phần, hiện tượng gọi là khử thuỷ tinh. Vì vậy obsidian thường là đá núi lửa tương đối trẻ về địa chất; obsidian rất cổ hiếm gặp vì phần lớn đã chuyển dần thành đá kết tinh hạt mịn.
Obsidian bông tuyết là một ví dụ đẹp của quá trình này đang dở dang: những đốm trắng xám trên nền đen là các cụm tinh thể nhỏ, theo tài liệu phổ biến chủ yếu là cristobalite, mọc toả tròn trong khối thuỷ tinh. Viên đá vì vậy vừa có phần vô định hình, vừa có phần kết tinh.
Opal cũng có lộ trình tương tự trong tự nhiên: qua thời gian rất dài và điều kiện phù hợp, opal có thể chuyển dần sang các dạng silic có trật tự hơn, cuối cùng là chalcedony hoặc thạch anh. Những quá trình này diễn ra theo thang triệu năm, không liên quan tới việc bạn đeo một viên opal vài chục năm. Thứ làm hỏng opal trong đời người là mất nước và va đập, không phải kết tinh lại.
Giữ đá vô định hình cho bền
Nhóm này nhìn chung mềm hơn và nhạy hơn đá kết tinh phổ biến. Vài nguyên tắc dưới đây giúp giữ chúng lâu.
- Tránh nhiệt đột ngột: không rửa nước nóng, không để gần bếp, đèn sấy, không bỏ trong xe dưới nắng.
- Opal không nên cất lâu ngày trong hộp kín cùng gói hút ẩm mạnh; môi trường ổn định, không quá khô là tốt nhất.
- Không dùng máy rửa siêu âm hay hơi nước cho opal, obsidian, moldavite; lau bằng khăn mềm hơi ẩm là đủ.
- Cất riêng từng món để đá cứng hơn như thạch anh, corundum không làm trầy mặt chúng.
- Với obsidian thô, cầm cẩn thận vì mép vỡ rất sắc; mẫu cho trẻ con xem nên là mẫu đã mài tròn.
- Ghi chú nguồn gốc và ngày nhận vào sổ, vì opal có thể thay đổi theo thời gian và ghi chép giúp theo dõi.
Những thói quen này đơn giản nhưng tránh được phần lớn hư hỏng mà người sưu tầm hay gặp với nhóm đá vô định hình.
Câu hỏi thường gặp
Opal có phải khoáng vật không?
Theo định nghĩa chặt thì không, vì phần lớn opal không có mạng tinh thể trật tự. Opal được xếp là á khoáng. Dù vậy, trong thực tế đá quý, opal vẫn được gọi là đá quý và được giám định như các đá khác.
Obsidian có phải là đá hay là thuỷ tinh?
Obsidian là thuỷ tinh núi lửa tự nhiên. Về địa chất, nó được xếp như một loại đá núi lửa; về khoáng vật học, nó là á khoáng vì không kết tinh. Cả hai cách gọi đều đúng tuỳ ngữ cảnh.
Vì sao opal bị rạn sau một thời gian?
Rạn thường do opal mất nước, khiến bên trong co lại không đều và tạo các vết nứt nhỏ. Nhiệt, môi trường quá khô hoặc thay đổi đột ngột có thể thúc đẩy. Opal từ một số vùng mỏ ổn định hơn vùng khác, và người bán có trách nhiệm thường để opal "nghỉ" một thời gian trước khi mài.
Moldavite thật có đặc điểm gì?
Theo tài liệu đá quý học, moldavite tự nhiên có màu lục ngả rêu, bề mặt nhăn có rãnh, bên trong có bọt khí dài và các dải xoáy, đôi khi có sợi lechatelierite. Thuỷ tinh lục mài bóng hoặc đúc khuôn rất phổ biến trên thị trường, nên cần giám định với món đắt.
Đá vô định hình có hiệu ứng ánh sáng đặc biệt không?
Có. Opal quý có lửa màu do nhiễu xạ ánh sáng trên lưới hạt cầu silic. Obsidian có thể cho ánh vàng, ánh bạc hoặc ánh cầu vồng do bao thể và bọt khí siêu nhỏ xếp lớp. Các hiệu ứng này không cần mạng tinh thể.
Tektit ở Việt Nam có giá trị sưu tầm không?
Với người mê địa chất, tektit có giá trị hiểu biết vì kể câu chuyện về một vụ va chạm thiên thạch. Chúng ít được dùng làm trang sức. Nếu gặp ngoài tự nhiên, hãy coi đó là mẫu quan sát; việc tìm kiếm, khai thác có hệ thống thuộc quản lý của nhà nước.
