Đá tự sắc là đá có màu do chính một thành phần thiết yếu trong công thức của nó, như đồng trong malachite hay sắt trong peridot; đá tha sắc là đá vốn không màu khi tinh khiết, và có màu nhờ tạp chất ở hàm lượng vết, như crôm trong ruby hay sắt trong aquamarine. Ngoài hai nhóm này, nhiều tài liệu còn kể một nhóm thứ ba là giả sắc: màu do hiệu ứng vật lý chứ không do hấp thụ.
Cách chia này nghe như lý thuyết, nhưng nó giải thích trực tiếp những điều người mê đá gặp hằng ngày: vì sao có loài chỉ có một màu, có loài có đủ màu, vì sao màu của loài này hay bị xử lý còn loài kia thì ít, và vì sao tên biến thể chủ yếu xuất hiện ở đá tha sắc.
Tự sắc: màu nằm trong công thức
Ở đá tự sắc, nguyên tố tạo màu không phải khách mà là chủ nhà. Malachite là cacbonat đồng; bỏ đồng đi thì không còn malachite. Peridot là olivine giàu magie với một phần sắt thiết yếu trong cấu trúc. Rhodochrosite là cacbonat mangan, almandine là garnet sắt nhôm, spessartine là garnet mangan nhôm. Ở tất cả các trường hợp này, màu gắn liền với danh tính của khoáng vật.
Vì màu đến từ thành phần chính, dải màu của đá tự sắc thường hẹp. Peridot dao động trong khoảng lục ngả vàng đến lục ngả nâu, không bao giờ thành đỏ hay lam. Malachite luôn lục, chỉ đậm nhạt theo vân. Thay đổi về sắc độ chủ yếu do tỉ lệ thành phần dao động nhẹ, như lượng sắt nhiều hay ít trong peridot.
Điều này khiến màu trở thành một manh mối nhận dạng tương đối tốt cho đá tự sắc, tốt hơn nhiều so với đá tha sắc. Một viên đá cam rực có cấu trúc garnet gần như chắc chắn mang nhiều spessartine; một khối đá lục có vân đồng tâm, nặng tay thì rất có thể là malachite.
Tha sắc: một loài, cả bảng màu
Ở đá tha sắc, khoáng vật tinh khiết không màu, và màu đến từ các ion "khách" thay vào một số vị trí trong mạng. Corundum là ví dụ rõ nhất: tinh khiết thì trong suốt; có crôm thì thành ruby; có sắt và titan thì thành sapphire lam; có sắt thì ngả vàng; có crôm ít cùng sắt thì có thể ra hồng cam. Beryl cũng vậy: crôm hoặc vanadi cho emerald, sắt cho aquamarine và heliodor, mangan cho morganite.
Thạch anh, spinel, topaz, tourmaline, kim cương đều là đá tha sắc ở mức độ khác nhau. Đây là lý do những loài này có rất nhiều tên biến thể theo màu: mỗi tạp chất đưa loài sang một vùng màu mới, và thị trường đặt cho mỗi vùng một cái tên.
Vì tạp chất có hàm lượng rất thấp và phân bố có thể không đều, đá tha sắc hay có dải màu, vùng màu, hoặc một viên hai màu. Dải màu thẳng song song trong sapphire là dấu vết của những giai đoạn tinh thể lớn lên khi môi trường có nhiều hay ít sắt, titan.
Kim cương là trường hợp tha sắc với nguyên tố không phải kim loại. Nitơ lẫn vào mạng cacbon làm kim cương ngả vàng; bo làm kim cương ngả lam. Đó là lý do kim cương không màu hoàn toàn khá ít, và kim cương màu đậm do tạp chất còn ít hơn.
Đặt cạnh nhau: tự sắc, tha sắc, giả sắc
Bảng dưới so ba nhóm theo những điểm thực tế. Ranh giới giữa nhóm không phải lúc nào cũng tuyệt đối; một số đá có màu do nhiều cơ chế cùng lúc.
| Điểm so | Tự sắc | Tha sắc | Giả sắc |
|---|---|---|---|
| Nguồn màu | Thành phần thiết yếu | Nguyên tố vết, tâm màu | Cấu trúc tán xạ, nhiễu xạ, giao thoa |
| Dải màu của một loài | Hẹp, gần như một màu | Rộng, nhiều màu | Màu đổi theo góc nhìn |
| Ví dụ | Peridot, malachite, rhodochrosite, almandine, ngọc lam | Corundum, beryl, thạch anh, spinel, topaz, tourmaline | Opal quý, labradorite, đá mặt trăng |
| Màu khi nghiền thành bột | Thường vẫn có màu | Thường trắng hoặc nhạt | Mất hiệu ứng, bột thường trắng |
| Màu có giúp nhận dạng? | Khá nhiều | Ít | Kiểu hiệu ứng giúp nhận dạng |
Dòng "màu khi nghiền thành bột" chính là cơ sở của phép thử vết vạch mà giới khoáng vật học dùng với mẫu thô, sẽ nói ở phần sau.
Vết vạch: màu của bột khoáng vật
Khi cọ một mẫu khoáng vật lên tấm sứ thô không tráng men, bột mịn để lại gọi là vết vạch. Với đá tự sắc, vết vạch thường giữ màu, vì nguyên tố tạo màu có mặt khắp nơi trong khoáng vật: malachite cho vết vạch lục nhạt, hematite cho vết vạch nâu đỏ dù bản thân mẫu có thể đen ánh kim. Với đá tha sắc, vết vạch thường trắng hoặc rất nhạt, vì tạp chất quá ít để nhuộm màu bột.
Đây là phép thử quen thuộc trong khoáng vật học thực địa, nhưng nó phá huỷ bề mặt mẫu. Người làm đá quý không dùng nó cho viên đá đã mài; nhiều loại đá quý cũng cứng hơn tấm sứ nên không để lại vết. Bạn nên biết nó như một khái niệm giúp hiểu sự khác nhau giữa hai nhóm màu, không phải một phép thử để làm trên đồ trang sức.
Hematite là ví dụ đáng nhớ: một mẫu đen bóng như kim loại lại cho bột đỏ như gạch. Tên hematite, theo gốc Hy Lạp, liên quan tới chữ "máu", chính từ màu bột này.
Những trường hợp nằm giữa hai nhóm
Ranh giới tự sắc – tha sắc rõ ở từng loài, nhưng trong một nhóm khoáng vật có thể có cả hai. Nhóm garnet là ví dụ hay. Almandine có màu đỏ thẫm do sắt, thành phần thiết yếu của nó, nên là tự sắc; spessartine cam do mangan thiết yếu cũng vậy. Nhưng grossular tinh khiết lại không màu, và biến thể lục tsavorite có màu nhờ vanadi, crôm ở hàm lượng vết, tức là tha sắc. Một nhóm, hai cơ chế.
Ngọc jadeite cũng thú vị. Jadeite tinh khiết trắng; sắc lục đẹp nhất thường do crôm ở hàm lượng nhỏ, tức tha sắc. Nhưng khi crôm nhiều tới mức hình thành khoáng vật khác như kosmochlor, nơi crôm là thành phần thiết yếu, màu lục đậm lại mang tính tự sắc của khoáng vật mới. Ranh giới ở đây trùng với ranh giới giữa hai loài.
Có những đá mà một nguyên tố vừa là thành phần chính vừa không phải nguồn màu chính. Ngọc lam có đồng thiết yếu, nhưng sắc lục ngả vàng của nhiều viên lại do sắt thay một phần nhôm. Những trường hợp như vậy nhắc rằng hai chữ tự sắc và tha sắc là công cụ để suy nghĩ, không phải ô ngăn tuyệt đối.
Hệ quả với xử lý và với đá tổng hợp
Đá tha sắc dễ bị can thiệp màu hơn. Vì màu phụ thuộc lượng nhỏ tạp chất và trạng thái của chúng, nung, khuếch tán hay chiếu xạ có thể thay đổi màu đáng kể. Corundum, beryl, topaz, thạch anh là những loài bị xử lý màu nhiều nhất.
Đá tự sắc khó đổi màu bằng xử lý. Muốn đổi màu một đá tự sắc thì phải đổi thành phần chính, gần như là đổi khoáng vật. Xử lý ở nhóm này thường nhắm vào độ bền, độ bóng hay lấp lỗ rỗng, như ổn định ngọc lam, hơn là đổi màu.
Đá tổng hợp tha sắc pha màu theo ý. Nhà sản xuất chỉ cần thêm đúng tạp chất vào nguyên liệu là có ruby, sapphire hay spinel tổng hợp với màu mong muốn, kể cả những màu tự nhiên không có. Màu quá "lạ" với một loài là chỗ nên nghi.
Tên biến thể dày đặc ở đá tha sắc. Mỗi tạp chất đưa loài sang một vùng màu, và thị trường đặt tên cho mỗi vùng. Đá tự sắc ít tên biến thể hơn vì màu ít đổi.
Giả sắc: khi màu đến từ cấu trúc
Nhóm thứ ba ít được nhắc nhưng rất đẹp. Ở đá giả sắc, màu không do hấp thụ mà do cách ánh sáng tương tác với những cấu trúc nhỏ trong viên đá. Opal quý có lưới hạt cầu silic nhiễu xạ ánh sáng thành các mảng màu thay đổi theo góc. Labradorite có những lớp mỏng xen kẽ tạo màu giao thoa, giống màu váng dầu trên mặt nước. Đá mặt trăng tán xạ ánh sáng trên các lớp tách mỏng, tạo vầng xanh trắng.
Một đặc điểm nhận ra nhóm này là màu thay đổi mạnh theo góc nhìn và góc chiếu sáng, và có thể biến mất hoàn toàn nếu đứng sai góc. Nền thân của viên đá có thể có màu riêng theo kiểu tự sắc hoặc tha sắc, còn lớp hiệu ứng nằm chồng lên.
Các hiệu ứng này đã có bài chuyên sâu trên các trang về đá có hiệu ứng ánh sáng trong cùng hệ thống, nên ở đây chỉ nhắc để hoàn chỉnh bức tranh: khi gặp một màu "biết chuyển động", đó gần như luôn là giả sắc.
Áp dụng: đoán nhóm màu của một viên đá lạ
Khi gặp một loại đá chưa quen, vài câu hỏi dưới đây giúp bạn đoán nhóm màu và suy ra những điều cần chú ý.
- Loài này có nhiều tên biến thể theo màu không? Nếu có, nhiều khả năng là tha sắc.
- Tài liệu có nói màu là đặc điểm nhận dạng của loài không? Nếu có, nhiều khả năng là tự sắc.
- Màu có đổi mạnh khi nghiêng viên đá không? Nếu có, có thành phần giả sắc.
- Loài này có hay được xử lý màu không? Đá tha sắc thường có câu trả lời "có".
- Màu có quá rực, quá đều so với những viên cùng loài bạn từng thấy không? Với đá tha sắc, hỏi thêm về tổng hợp và xử lý.
Năm câu hỏi này không cho bạn tên đá, nhưng cho bạn một bản đồ để hỏi tiếp đúng chỗ. Ví dụ giả định: bạn gặp một viên được giới thiệu là spinel màu lam tím rực. Spinel là đá tha sắc, có nhiều màu tự nhiên, nhưng cũng là loài được tổng hợp rất nhiều với đủ màu. Biết vậy, câu hỏi tiếp theo của bạn sẽ là về giấy tờ giám định và về bao thể, chứ không phải về cái tên.
Câu hỏi thường gặp
Peridot có những màu nào?
Peridot là đá tự sắc, màu do sắt có sẵn trong cấu trúc olivine, nên chỉ dao động từ lục ngả vàng đến lục ngả nâu. Viên giàu sắt hơn thường đậm và ngả nâu hơn. Không có peridot đỏ hay lam tự nhiên.
Vì sao sapphire có nhiều màu đến thế?
Vì corundum là đá tha sắc: tinh khiết thì không màu, và mỗi loại tạp chất cho một vùng màu. Sắt và titan cho lam, sắt cho vàng, crôm cho hồng đến đỏ, các tổ hợp cho tím, cam. Corundum đỏ được gọi riêng là ruby.
Ngọc lam là đá tự sắc hay tha sắc?
Ngọc lam được xếp là đá tự sắc vì đồng là thành phần thiết yếu trong công thức của nó. Sắc lam đến lục phụ thuộc thêm lượng sắt và mức ngậm nước. Màu có thể đổi khi ngọc lam ngấm dầu, mồ hôi, vì cấu trúc xốp.
Thử vết vạch có làm được với trang sức không?
Không nên. Thử vết vạch phá huỷ bề mặt mẫu và chủ yếu dùng với khoáng vật thô trong khoáng vật học. Nhiều đá quý cứng hơn tấm sứ nên không để lại vết. Với đồ trang sức, hãy dùng các phép đo không phá huỷ ở phòng lab.
Đá tha sắc có bền màu không?
Phần lớn có, nếu màu do nguyên tố vết như crôm, sắt. Riêng đá có màu do tâm màu có thể nhạt khi gặp nhiệt hoặc nắng lâu. Màu do nhuộm, phủ thì kém bền. Cần biết cơ chế màu cụ thể để đoán độ bền màu.
Một viên đá có thể vừa tự sắc vừa giả sắc không?
Có. Màu thân của viên đá có thể do một cơ chế, còn hiệu ứng chồng lên do cấu trúc. Ví dụ một số opal có thân màu nâu cam do sắt, trên đó có lửa màu do nhiễu xạ. Hai lớp màu này có nguồn gốc khác nhau.