Khoáng vật là một chất rắn tự nhiên có thành phần hoá học xác định (trong một khoảng) và cấu trúc tinh thể có trật tự; còn đá (theo nghĩa địa chất) là một khối gồm một hay nhiều khoáng vật trộn lẫn. Ruby là một khoáng vật: corundum. Lapis lazuli là một loại đá: hỗn hợp lazurite xanh, calcite trắng, pyrite ánh vàng và vài khoáng vật khác.
Trong tiếng Việt, chữ "đá" dùng cho cả hai, nên người mới rất dễ lẫn. Ranh giới này không chỉ là chuyện chữ nghĩa: nó giải thích vì sao có loại đá ngọc cho thông số rất ổn định, có loại lại dao động, vì sao một số "đá" không có tên khoáng vật nào, và vì sao phiếu giám định ghi chúng theo cách khác nhau.
Định nghĩa khoáng vật theo cách nhà khoáng vật học dùng
Định nghĩa phổ biến trong giáo trình gồm bốn ý. Thứ nhất, khoáng vật hình thành do quá trình tự nhiên. Thứ hai, nó là chất rắn. Thứ ba, nó có thành phần hoá học biểu diễn được bằng công thức, có thể dao động trong một khoảng do thay thế ion. Thứ tư, các nguyên tử của nó xếp thành mạng tinh thể lặp lại có trật tự. Nhiều tài liệu thêm điều kiện "thường là vô cơ", dù có vài ngoại lệ được chấp nhận.
Tổ chức quốc tế phê duyệt tên khoáng vật mới là Hiệp hội Khoáng vật học Quốc tế (IMA). Danh sách khoáng vật được công nhận có vài nghìn loài, nhưng số loài thường xuyên được mài làm đá quý chỉ vài chục. Corundum, beryl, thạch anh, chrysoberyl, spinel, topaz, zircon, olivine (peridot), các loài garnet và tourmaline là những cái tên bạn gặp nhiều nhất.
Một chất thoả ba ý đầu mà thiếu mạng tinh thể có trật tự thì không phải khoáng vật theo nghĩa chặt. Giới khoa học gọi những chất đó là á khoáng (mineraloid). Opal, obsidian, hổ phách thuộc nhóm này, và sẽ được nói kỹ ở bài về đá vô định hình trên trang.
Đá là gì và vì sao một "loại đá" có thể là đá quý
Theo nghĩa địa chất, đá là khối vật chất tự nhiên tạo nên vỏ Trái Đất, gồm một hoặc nhiều khoáng vật, đôi khi kèm thuỷ tinh tự nhiên hay vật chất hữu cơ. Đá hoa (marble) là đá gồm chủ yếu calcite. Granite là đá gồm feldspar, thạch anh, mica. Bazan là đá núi lửa hạt mịn. Người ta phân đá thành ba họ lớn theo cách sinh thành: đá magma, đá trầm tích, đá biến chất.
Một loại đá có thể được mài làm đá quý nếu nó đẹp, đủ bền và có cấu trúc chặt. Lapis lazuli là ví dụ nổi tiếng nhất: màu xanh đến từ khoáng vật lazurite, những đốm ánh vàng là pyrite, vệt trắng thường là calcite. Ngọc nephrite là đá gồm gần như toàn các sợi khoáng vật nhóm amphibole (dãy tremolite – actinolite) đan vào nhau. Ngọc jadeite là đá gồm chủ yếu khoáng vật jadeite, đôi khi lẫn omphacite hoặc kosmochlor. Unakite là một loại granite biến đổi gồm epidote lục, feldspar hồng và thạch anh.
Khi một loại đá được chọn làm đá quý, cái tên của nó thường là tên đá chứ không phải tên khoáng vật. Đó là lý do phiếu giám định có khi ghi "đá" (rock) ở dòng loài, kèm tên khoáng vật chủ đạo.
Đặt cạnh nhau: khoáng vật, đá và á khoáng
Bảng dưới so ba loại vật liệu theo những điểm người làm giám định để ý. Đây là cách chia phổ biến trong sách nhập môn; có vài trường hợp đặc biệt nằm giữa các cột.
| Điểm so | Khoáng vật | Đá (rock) | Á khoáng |
|---|---|---|---|
| Thành phần | Một công thức, dao động trong khoảng hẹp | Hỗn hợp nhiều khoáng vật theo tỉ lệ thay đổi | Thành phần có thể xác định nhưng không kết tinh |
| Cấu trúc | Mạng tinh thể có trật tự | Nhiều hạt hoặc sợi khoáng vật xếp cạnh nhau | Không có mạng tinh thể trật tự xa |
| Thông số đo | Ổn định, khớp bảng tra | Dao động theo tỉ lệ khoáng vật | Thường một chiết suất, dao động theo hàm lượng nước, tạp chất |
| Ví dụ đá ngọc | Ruby, sapphire, emerald, topaz, spinel, peridot | Lapis lazuli, ngọc nephrite, ngọc jadeite, unakite, đá hoa | Opal, obsidian, hổ phách, moldavite |
| Kiểu mài thường gặp | Mài giác, cabochon | Cabochon, chạm, hạt, tấm | Cabochon, chạm, đôi khi mài giác |
Cột giữa giải thích vì sao các món đá chạm, đá hạt hay có vân và đốm: bạn đang nhìn nhiều khoáng vật cùng lúc. Cột trái giải thích vì sao đá mài giác thường trong và đồng màu hơn.
Hệ quả trên thông số: vì sao đá cho số "lệch" mà không phải hàng giả
Với một khoáng vật đơn tinh thể, chiết suất và tỉ trọng nằm trong khoảng hẹp đã được ghi trong bảng tra. Corundum cho chiết suất quanh 1,76 – 1,77 và tỉ trọng quanh 4,0 dù là ruby hay sapphire. Chỉ cần lệch ra ngoài khoảng đó là người giám định có lý do nghi ngờ.
Với một loại đá, các con số dao động theo tỉ lệ khoáng vật trong mẫu. Lapis lazuli nhiều pyrite thì nặng hơn; nhiều calcite thì nhẹ hơn và mềm hơn ở những chỗ có vệt trắng. Ngọc nephrite có tỉ trọng quanh 2,9 – 3,0 nhưng mẫu nhiều tạp khoáng có thể lệch. Vì vậy với đá, một con số đơn lẻ không đủ để kết luận; phòng lab kết hợp nhiều phép đo, nhìn cấu trúc dưới kính hiển vi và nếu cần thì dùng phổ để nhận diện khoáng vật chủ đạo.
Hiểu điều này giúp bạn tỉnh táo trước hai kiểu nói sai ngược chiều nhau: một bên nói "số lệch nên chắc chắn giả" với một mẫu đá đa khoáng, bên kia dùng chữ "đá tự nhiên nên số dao động" để che cho một viên mà lẽ ra phải là khoáng vật đơn tinh thể.
Ba họ đá và nơi đá ngọc thường được tìm thấy
Biết đá chia ba họ giúp hiểu vì sao một khoáng vật quý hay đi kèm một loại đá chủ nhất định. Đá magma kết tinh từ khối nóng chảy; trong họ này, các mạch pegmatit nguội chậm là nơi sinh ra nhiều tinh thể lớn như beryl, tourmaline, topaz, vì chất lỏng cuối cùng của khối magma tích tụ những nguyên tố hiếm. Bazan phun trào lại là phương tiện đưa sapphire và peridot từ dưới sâu lên gần mặt đất ở nhiều vùng.
Đá biến chất hình thành khi đá có sẵn bị nung và nén trở lại mà không tan chảy hoàn toàn. Đá vôi biến thành đá hoa, và trong đá hoa giàu nhôm, ít silic, corundum có thể kết tinh thành ruby. Nhiều loại garnet, kyanite, ngọc jadeite cũng gắn với điều kiện biến chất áp suất cao. Đá trầm tích hình thành từ vật liệu lắng đọng; opal ở nhiều vùng sa mạc tích tụ trong khe nứt của đá trầm tích, và sỏi cuội ở lòng sông cổ là nơi đá quý bị nước cuốn tới, tạo nên mỏ sa khoáng.
Đây chỉ là bức tranh rất phổ thông. Mỗi vùng mỏ có lịch sử địa chất riêng, và các bài về mỏ trên trang sẽ đi sâu từng nơi. Điều cần giữ ở đây là: tên đá chủ ghi cạnh một mẫu khoáng vật không phải chi tiết thừa, nó là một manh mối về nơi viên đá ra đời.
Độ bền của đá đa khoáng: điểm mạnh và điểm yếu
Đan xen có thể làm đá rất dai. Ngọc nephrite có độ cứng chỉ khoảng 6 – 6,5 theo Mohs, thấp hơn thạch anh, nhưng các sợi khoáng vật đan như nỉ nên rất khó vỡ khi va đập. Đó là lý do người xưa chạm được những chi tiết mảnh trên nephrite.
Thành phần không đều tạo chỗ yếu. Trong lapis lazuli, vùng calcite mềm hơn hẳn vùng lazurite, nên mặt đá mài lâu ngày có thể mòn không đều và xỉn ở chỗ có vệt trắng. Đá hoa nhiều calcite thì ngại axit nhẹ, kể cả một số chất tẩy rửa trong nhà.
Ranh giới hạt là đường nứt tiềm năng. Ở đá hạt thô, nứt thường chạy dọc ranh giới giữa các hạt. Đá hạt mịn và đan chặt thường bền hơn đá hạt thô lỏng lẻo dù cùng thành phần.
Độ xốp quyết định chuyện ngấm. Nhiều loại đá đa khoáng có lỗ rỗng li ti, nên ngấm dầu, mồ hôi, thuốc nhuộm. Đây là lý do một số loại đá hay bị tẩm hoặc nhuộm, và cũng là lý do nên tránh để chúng tiếp xúc lâu với mỹ phẩm.
Những cái tên dễ lẫn giữa khoáng vật và đá
Một số tên đá ngọc nghe như tên khoáng vật nhưng thực ra là tên đá, hoặc ngược lại. Danh sách dưới giúp bạn đặt đúng chỗ những cái tên hay gặp.
- Lapis lazuli: tên đá. Khoáng vật tạo màu chính là lazurite.
- Ngọc (jade): tên chung cho hai loại đá, nephrite và jadeite; jadeite đồng thời là tên khoáng vật chủ đạo của loại thứ hai.
- Đá hoa: tên đá biến chất từ đá vôi, khoáng vật chủ yếu là calcite hoặc dolomite. Nhiều mỏ ruby nằm trong đá hoa.
- Jasper: thường được xếp là dạng hạt mịn của thạch anh lẫn nhiều tạp chất; một số tài liệu coi nó gần với đá hơn khoáng vật vì tỉ lệ tạp chất lớn.
- Obsidian: thuỷ tinh núi lửa, không phải khoáng vật mà là á khoáng.
- Charoite: tên khoáng vật, nhưng mẫu mài thường là đá gồm charoite lẫn các khoáng vật khác.
- Peridot: tên biến thể đá quý của khoáng vật olivine, đá đơn tinh thể khi mài giác.
Khi gặp tên mới, câu hỏi đầu tiên vẫn là: đây là một khoáng vật, một hỗn hợp khoáng vật, hay một chất không kết tinh? Câu trả lời quyết định nhiều thứ về cách đo, cách gọi và cách giữ viên đá.
Áp dụng khi đọc mô tả và khi sưu tầm
Với người mua, biết một món thuộc nhóm đá đa khoáng giúp bạn đặt câu hỏi đúng: vân trắng là calcite hay là thuốc lấp; đốm vàng là pyrite tự nhiên hay kim tuyến gắn vào; độ bóng sẽ giữ được bao lâu. Với món đá đơn khoáng, câu hỏi chuyển sang độ trong, bao thể và xử lý.
Với người sưu tầm mẫu khoáng vật, ranh giới này còn quyết định cách ghi nhãn. Một mẫu ruby nằm trên nền đá hoa là hai thứ: khoáng vật corundum và đá chủ (đá mẹ) là đá hoa. Ghi cả hai giúp mẫu kể được câu chuyện địa chất của nó. Nhiều bộ sưu tập giá trị về mặt hiểu biết chính nhờ những dòng ghi đá chủ này, không chỉ nhờ viên tinh thể đẹp.
Và với người học giám định, đây là bài học đầu tiên về sự khiêm tốn: không phải thứ gì gọi là "đá" cũng cho một bộ số đẹp như bảng tra. Biết vật liệu thuộc loại nào thì biết nên tin con số tới đâu.
Câu hỏi thường gặp
Ngọc trai có phải khoáng vật không?
Không theo nghĩa chặt. Ngọc trai do sinh vật tạo ra, gồm các lớp aragonite (một khoáng vật canxi cacbonat) gắn với chất hữu cơ conchiolin. Vì nguồn gốc sinh học, ngọc trai được xếp vào nhóm đá quý hữu cơ, không phải khoáng vật.
Một loại đá có thể có phiếu giám định không?
Có. Phiếu sẽ ghi tên đá và thường kèm khoáng vật chủ đạo, ví dụ ngọc jadeite hay lapis lazuli. Các thông số được ghi như một khoảng hoặc một số đo tại điểm, vì đá đa khoáng cho số dao động hơn khoáng vật đơn tinh thể.
Vì sao lapis lazuli có đốm vàng?
Đốm ánh vàng trong lapis lazuli tự nhiên thường là pyrite, một khoáng vật sắt sunfua. Pyrite phân bố không đều nên mỗi mẫu một khác. Đốm quá đều, quá dày hoặc màu vàng quá tươi là chỗ nên hỏi thêm về nguồn gốc và xử lý.
Khoáng vật và tinh thể có phải một không?
Không hoàn toàn. Tinh thể là một khối có mạng nguyên tử trật tự, có thể là khoáng vật hoặc chất nhân tạo. Khoáng vật là chất tự nhiên kết tinh. Đường, muối ăn tinh luyện hay đá tổng hợp trong phòng thí nghiệm đều có tinh thể nhưng không phải khoáng vật tự nhiên.
Đá chủ là gì?
Đá chủ, còn gọi đá mẹ, là khối đá bao quanh nơi một khoáng vật được tìm thấy. Ruby có thể nằm trong đá hoa, emerald có thể nằm trong đá phiến hoặc mạch canxit. Ghi đá chủ giúp hiểu điều kiện sinh thành và đôi khi gợi ý vùng mỏ.
Có nên tin con số tỉ trọng khi đo một món đá chạm?
Nên dùng như một gợi ý, không phải phán quyết. Đá chạm thường là đá đa khoáng, có thể có lỗ rỗng, chỗ gắn hoặc lớp phủ, nên tỉ trọng dao động. Phòng lab kết hợp nhiều phép đo và quan sát cấu trúc trước khi kết luận.
